DE2630568A1 - MANUFACTURING OF SOLUTION POLYMERS - Google Patents

MANUFACTURING OF SOLUTION POLYMERS

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DE2630568A1 DE19762630568 DE2630568A DE2630568A1 DE 2630568 A1 DE2630568 A1 DE 2630568A1 DE 19762630568 DE19762630568 DE 19762630568 DE 2630568 A DE2630568 A DE 2630568A DE 2630568 A1 DE2630568 A1 DE 2630568A1
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butadiene
carbon atoms
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Description

Copolymere von konjugierten Dienen (Butadien-1,3 und Isopren) mit Styrol, welche unter Verwendung von Lithiumalkylen in Kohlenwasserstofflösungsmitteln hergestellt werden, besitzen bekanntlich eine abgestufte blockförmige Struktur; vgl. D. J. Kelley und A. V. Tobolsky, "J. Am. Chem. Soc.% 81, (1959),. Seite 1597 und I. Kuntz, "J. Polym. Sei.", 54, (1961), Seite 569. Bei einer mit Hilfe eines äquimolaren Gemisches von Butadien und Styrol durchgeführten Copolymerisation wird das Butadien anfangs rascher als das Styrol verbraucht. Wenn die Butadienkonzentration dann stark abgenommen hat, erfolgt ein rascher Styrolverbrauch. Da bei diesem Polymerisationstyp kein Abbruch erfolgt, wird das Styrol in die bereits ein im wesentlichen aus Butadieneinheiten bestehendes Segment enthaltende Polymerkette eingebaut. Dabei entsteht ein abgestuftes Blockcopolymeres, dessen Butadiensegmente zu etwa 53 % in der trans-KonfigurationCopolymers of conjugated dienes (1,3-butadiene and isoprene) with styrene, which are prepared using lithium alkyls in hydrocarbon solvents, are known to have a graduated block structure; see DJ Kelley and AV Tobolsky, "J. Am. Chem. Soc.% 81, (1959),. page 1597 and I. Kuntz," J. Polym. Sci. ", 54, (1961), page 569. In the case of a copolymerization carried out with the aid of an equimolar mixture of butadiene and styrene, the butadiene is initially consumed more rapidly than the styrene. When the butadiene concentration has then decreased sharply, the styrene is consumed more rapidly In this type of polymerization, if there is no termination, the styrene is incorporated into the polymer chain, which already contains a segment consisting essentially of butadiene units, resulting in a graduated block copolymer with about 53 % of the butadiene segments in the trans configuration

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vorliegen. ¥enn man bei der Copolymerisation eine polare Verbindung, wie Tetrahydrofuran oder Diäthyläther, zusetzt, erhöht sich die Reaktionsfähigkeit des Styrols zu Beginn der Umsetzung, und man erhält Copolymere mit regelloserer Struktur. Diese Methode zur Herstellung von Random-Copolymeren weist jedoch den Nachteil auf, daß der Vinylgehalt der Butadiensegmente - abhängig von der Art der verwendeten polaren Verbindung - von 6 bis 10% bis auf 70 % oder darüber ansteigt und daß der trans-Änteil je nach der eingesetzten Menge der polaren Verbindung auf weniger als 55 % absinkt. Kautschuk- bzw. Gummiarten mit. relativ hohem vom Butadien stammenden Vinylgehalt sind jedoch für bestimmte Anwendungen bei Reifen, d.h. wenn diese ein gutes dynamisches Reaktionsvermögen aufweisen müssen, nicht gut brauchbar. Es wurden bereits verschiedene Methoden erörtert, welche die Bildung von Polybutadienen mit hohen Vinylgehalten umgehen und trotzdem die Herstellung von Random-Copolymeren von Butadien mit Comonomeren (wie Styrol) erlauben. Eines dieser Verfahren besteht darin, daß man die Comonomeren dem Reaktionssystem während der Copolymerisation mit bestimmter Geschwindigkeit einverleibt, um ein Copolymeres zu erzeugen, dessen Butadiensegmente eine MikroStruktur aus 5 bis 15 % Vinyleinheiten und 30 bis 60 % eis- oder trans-Butadieneinheiten aufweisen (vgl. die US-PS 3 094 512). Nach einer weiteren Methode wird Butadien (das reaktionsfähigste Monomere) nach und nach mit einer solchen Geschwindigkeit zugesetzt, daß während der Polymerisation ein hohes Styrol/Butadien-Verhältnis aufrechterhalten wird. Dabei entsteht ein Copolymeres, dessen Butadieneinheiten zu mindestens 30 % in der cis-Konfiguration und zu höchstens 46,4 % in der trans-Konfiguration vorliegen sowie einen Vinylgehalt von nicht mehr als 12 % aufweisen (vgl. die GB-PS 994 726). Ein Verfahren, welches keinerlei programmierte Monomeraddition erfordert, beruhtare present. If a polar compound, such as tetrahydrofuran or diethyl ether, is added to the copolymerization, the reactivity of the styrene increases at the beginning of the reaction, and copolymers with a more random structure are obtained. However, this method for the preparation of random copolymers has the disadvantage that the vinyl content of the butadiene segments - depending on the type of polar compound used - increases from 6 to 10% to 70 % or more and that the trans content depending on the used amount of the polar compound drops to less than 55%. Rubber or rubber types with. however, relatively high vinyl contents derived from butadiene are not very useful for certain applications in tires, ie when they must have good dynamic responsiveness. Various methods have already been discussed which circumvent the formation of polybutadienes with high vinyl contents and still allow the production of random copolymers of butadiene with comonomers (such as styrene). One of these processes consists in incorporating the comonomers into the reaction system during the copolymerization at a certain rate in order to produce a copolymer whose butadiene segments have a microstructure of 5 to 15% vinyl units and 30 to 60 % cis or trans-butadiene units (cf. . U.S. Patent 3,094,512). Another method is to gradually add butadiene (the most reactive monomer) at a rate such that a high styrene / butadiene ratio is maintained during the polymerization. The result is a copolymer whose butadiene units are at least 30 % in the cis configuration and at most 46.4 % in the trans configuration and have a vinyl content of not more than 12% (cf. GB-PS 994 726). A process that does not require any programmed monomer addition is based

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auf der Anwendung von Polymerisationstemperaturen von 93 bis über 154°C (vgl. die US-PS 3 558 575); diese Methode ergibt SBR-Polymere mit einem trans-Anteil von 49,1 bis 52,7 %, einem Vinylgehalt von 9,9 bis 10,6 % und einem Heterogenitätsindex ^- von 2,65. Organometallverbindungen von Cs, Rb, K oder Na sowie deren Salze mit Alkoholen, Phenolen oder Carbonsäuren, ihre Carbonate, die analogen Schwefelverbindungen sowie Amine wurden bereits mit Organolithiumverbindungen zur Herstellung von Random-Copolymeren verwendet, deren Butadiensegmente einen Vinylgehalt von 8,8 bis 26,9 % und einen trans-Anteil von 45,8 bis 58,2 % aufweisen (vgl. die US-PS 3 294 768). Venn man derartigen Systemen polare Substanzen als solche, wie Sauerstoff, Wasser, Alkohole oder primäre und sekundäre Amine, in Gegenv/art eines alkylsubstituierten aromatischen Verdünnungsmittels einverleibt, erhält man flüssige Random-Copolymere (vgl. die US-PS 3 324 191), wobei der Anteil der Organolithiumverbindung verringert werden kann. Es hat sich gezeigt, daß Alkali-tert.-butylate (mit Ausnahme von Lithium-tert.-butylat) die Einpolymerisation des Styrols wirksam beschleunigen und die Copolymerisationsgeschwindigkeit insgesamt erhöhen. Bei der durch Butyllithium initiierten Copolymerisation von Butadien mit Styrol, welche in Gegenwart von Lithium-tert.-butylat durchgeführt wird, zeigt das erhaltene Blockcopolymere eine vernachlässigbare Abhängigkeit des eingebauten Styrolanteils vom Umwandlungsgrad; vgl. CF. Wofford und H.L. Hsieh, "J. Polymer Sei.», 7, Teil A-1 (1969), Seite 461. Gemäß US-PS 3 506 631 ergeben aliphatische oder aromatische Phosphite, Thiophosphite oder Amidophosphite in Kombination mit n-Butyllithium Random-Copolymere mit Vinylgehalten von 10,7 bis 15,3 Die niederländische Patentanmeldung 69/14452 betrifft ein verbessertes Verfahren zur Copolymerisation von Butadien mit Styrol, welches mit Hilfe eines Katalysators auson the use of polymerization temperatures from 93 to over 154 ° C (see US Pat. No. 3,558,575); this method gives SBR polymers with a trans content of 49.1 to 52.7 %, a vinyl content of 9.9 to 10.6% and a heterogeneity index ^ - of 2.65. Organometallic compounds of Cs, Rb, K or Na and their salts with alcohols, phenols or carboxylic acids, their carbonates, the analogous sulfur compounds and amines have already been used with organolithium compounds for the production of random copolymers whose butadiene segments have a vinyl content of 8.8 to 26, 9 % and a trans content of 45.8 to 58.2 % (see US Pat. No. 3,294,768). If polar substances as such, such as oxygen, water, alcohols or primary and secondary amines, are incorporated in such systems in the presence of an alkyl-substituted aromatic diluent, liquid random copolymers are obtained (cf. US Pat. No. 3,324,191), whereby the proportion of the organolithium compound can be reduced. It has been shown that alkali tert-butylates (with the exception of lithium tert-butylate) effectively accelerate the copolymerization of styrene and increase the overall rate of copolymerization. In the butyllithium-initiated copolymerization of butadiene with styrene, which is carried out in the presence of lithium tert-butoxide, the block copolymer obtained shows a negligible dependence of the styrene content on the degree of conversion; see CF. Wofford and HL Hsieh, "J. Polymer Sei.", 7, Part A-1 (1969), page 461. According to US Pat. No. 3,506,631, aliphatic or aromatic phosphites, thiophosphites or amidophosphites in combination with n-butyllithium give random Copolymers with vinyl contents of 10.7 to 15.3 % · The Dutch patent application 69/14452 relates to an improved process for the copolymerization of butadiene with styrene, which is made with the aid of a catalyst

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einem Alkalimetalloxid, -hydroxid, -Superoxid oder -peroxid und einer Organolithiumverbindung- durchgeführt wird. Die erhaltenen Copolymeren besitzen eine statistische Anordnung der Styroleinheiten bei einer MikroStruktur mit einem trans-Anteil von 52,4 bis 55,6 %und einem Vinylgehalt von 11,0 bis 11,6 %. Ferner wurden durch Umsetzung von Alkalimetallen (Natrium und Kalium) mit Organolithiumverbindungen Katalysatoren für die Herstellung von Lösungs-Random-Butadien/Styrol-Copolymeren mit Vinylgehaiten von 7,3 bis 25 % und trans-Anteilen von 37,1 bis 59,1 % erzeugt (vgl. die australische Patentanmeldung 48 069 (1968). Ein Katalysatorsystem für die Dienpolymerisatiön, bei welchem eine Organolithiumverbindung in Kombination mit einer Bariumverbindung (wie Bariumstearat oder Barium-tert.-butylat) eingesetzt wird, soll Random-Copolymere von bestimmten Dienen und monovinylaromatischen Verbindungen (welche nicht als · kristallin bezeichnet werden) mit einem Vinylgehalt von 7,8 bis 13 % und einem trans-Anteil von 67,9 % (bei Verwendung von Barium-tert.-butylat) bzw. 70,5 % (bei Verwendung von Bariumstearat) ergeben (vgl. Beispiele 1 und 13 der US-PS 3 629 213). Gewisse Parallelen enthält die Veröffentlichung von Ryota Fujio, Minoru Kojima, Shiro Anzai und Akira Onishi (Bridgestone Tire Co., Ltd.), "Kogyo Kagaku Zasshi", Nr. 2 (1972), Seiten 447 bis 453, welche die direkte Umsetzung von Erdalkalimetallen mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen (in Benzol) erläutert, wobei bei Verwendung von Bariumstearat mit einer Organolithiumverbindung Butadien/Styrol-Copolymere mit einem trans-Anteil von 52,5 9^ erhalten werden. Bariumstearat wird in dieser Literaturstelle als wenig wirksam bezeichnet; für die Polymeren werden begrenzte Molekulargewichtsverteilungen, jedoch keinerlei Kristallinität angegeben. an alkali metal oxide, hydroxide, superoxide or peroxide and an organolithium compound. The copolymers obtained have a random arrangement of the styrene units in a microstructure with a trans content of 52.4 to 55.6% and a vinyl content of 11.0 to 11.6 %. Furthermore, by reacting alkali metals (sodium and potassium) with organolithium compounds, catalysts for the production of solution random butadiene / styrene copolymers with vinyl contents of 7.3 to 25 % and trans contents of 37.1 to 59.1 % were produced (See Australian patent application 48 069 (1968). A catalyst system for diene polymerisation, in which an organolithium compound in combination with a barium compound (such as barium stearate or barium tert-butoxide) is used, is said to be random copolymers of certain dienes and monovinylaromatic Compounds (which are not designated as crystalline) with a vinyl content of 7.8 to 13 % and a trans content of 67.9 % (when using barium tert-butoxide) or 70.5 % (when using of barium stearate) (see Examples 1 and 13 of US Pat. No. 3,629,213) The publication by Ryota Fujio, Minoru Kojima, Shiro Anzai and Akira Onishi (Bridgestone Tire Co., Ltd.) contains certain parallels. ), "Kogyo Kagaku Zasshi", No. 2 (1972), pages 447 to 453, which explains the direct reaction of alkaline earth metals with active hydrogen-containing compounds (in benzene), with the use of barium stearate with an organolithium compound butadiene / styrene copolymers with a trans content of 52.5 9 ^ can be obtained. Barium stearate is referred to in this literature as not very effective; limited molecular weight distributions, but no crystallinity whatsoever, are given for the polymers.

Weiße, zähe, thermoplastische Homopolybutadiene mit einem Anteil von 92 bis 100 % trans-1,4-Einheiten und Eignung fürWhite, tough, thermoplastic homopolybutadienes with a proportion of 92 to 100 % trans-1,4 units and suitable for

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die Herstellung von Bodenfliesen, Golfballhüllen und Batteriegehäusen können durch Polymerisation von Butadien in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel mit Hilfe eines Katalysatorgemisches aus einem Alkylaluminiumdihalogenid und einem β-Diketonkomplex von Vanadium, Eisen oder Titan hergestellt werden (vgl. die US-PS 3 268 500). Ein Gemisch von amorphen und kristallinen Homopolybutadienen, deren kristalline Fraktionen 90 bis 99 % trans-1,4-Einheiten aufweisen, werden durch Polymerisation von Butadien mit einem Mischkatalysator aus TiCl3, VCl, oder VOCl5 mit Aluminiumalkylen, Zinkalkylen oder Dialkylaluminiumhalogeniden gemäß US-PS 3 550 158 hergestellt. In keiner dieser Patentschriften sind Copolymere von Styrol beschrieben. Ein Gemisch von Allylkalium und Kaliumallyloxid in einem aliphatischen Verdünnungsmittel wird zur Polymerisation von Butadien verwendet, wobei ein gemischtes Homopolymerisat mit insgesamt etwa 64 % trans-1,4-Konfiguration erhalten wird (vgl. die US-PS 3 607 851). Obwohl diese Patentschrift die Verwendung von Styrol erwähnt, beschreibt sie in Wirklichkeit keine Copolymerisation. Gemäß US-PS 3 642 922 werden Polybutadiene mit trans-1,4-Anteilen von 68 bis 79,6 % und Vinylgehalten von 8 bis 20 % sowie ein Butadien/Styrol-Blockcopolymeres mit einem trans-1,4-Anteil von 68 % und einem Vinylgehalt von 8 % in Gegenwart von Cyclohexan oder Toluol mit Hilfe eines Organocalcium-Polymerisationsinitiators hergestellt, welcher durch Inberührungbringen von Calciummetall mit einer mehrkernigen aromatischen Verbindung oder einer polyarylsubstituierten Äthylenverbindung in einem Polyätherverdünnungsmittel in Gegenwart eines Promotors zur Bereitstellung einer frischen Galciumoberflache (wie 1,2-Dibromäthan) erzeugt wurde (vgl. die US-PS 3 642 922). Aus dieser Patentschrift geht ferner hervor, daß die mit Hilfe von Organolithiumverbindungen als Katalysatoren erzeugten Butadien/ 'Styrol-Copolymeren trans-1,4-Anteile von 46 % und Vinylgehalte von 33 % aufweisen. Ein geringes MolekulargewichtFloor tiles, golf ball covers and battery cases can be produced by polymerizing butadiene in a hydrocarbon solvent with the aid of a catalyst mixture of an alkyl aluminum dihalide and a β- diketone complex of vanadium, iron or titanium (see US Pat. No. 3,268,500). A mixture of amorphous and crystalline homopolybutadienes, the crystalline fractions of which have 90 to 99 % trans-1,4 units, are produced by polymerizing butadiene with a mixed catalyst of TiCl 3 , VCl, or VOCl 5 with aluminum alkyls, zinc alkyls or dialkylaluminum halides according to US PS 3 550 158 produced. In none of these patents are copolymers of styrene described. A mixture of allyl potassium and potassium allyl oxide in an aliphatic diluent is used to polymerize butadiene, a mixed homopolymer having a total of about 64 % trans-1,4 configuration being obtained (cf. US Pat. No. 3,607,851). Although this patent mentions the use of styrene, it does not actually describe copolymerization. According to US Pat. No. 3,642,922, polybutadienes with trans-1,4 proportions of 68 to 79.6 % and vinyl contents of 8 to 20 % and a butadiene / styrene block copolymer with a trans-1,4 proportion of 68 % are used. and a vinyl content of 8% in the presence of cyclohexane or toluene with the aid of an organocalcium polymerization initiator, which is produced by bringing calcium metal into contact with a polynuclear aromatic compound or a polyaryl-substituted ethylene compound in a polyether diluent in the presence of a promoter to provide a fresh calcium surface (such as 1, 2-dibromoethane) (see US Pat. No. 3,642,922). This patent also shows that the butadiene / styrene copolymers produced with the aid of organolithium compounds as catalysts have trans-1,4 proportions of 46 % and vinyl contents of 33 % . Low molecular weight

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aufweisende Honiopolymere, Blockcopolymere, "konische" (tapered) Blockcopolymere oder Randoin-Copolymere von Dienen (oder Dienen mit 5,1 bis 42,2 % Styrol) mit trans-1,4-Anteilen von 59,8 bis 77,2 % und Vinylgehalten von 6,9 bis 13,5 % werden in Kohlenwasserstofflösungsmitteln bei -30 bis 16O°C hergestellt, indem man als Katalysator eine Ate-Verbindung der allgemeinen Formel M1M2R1R2R3R4 (wobei M1 Ca, Ba oder Sr, M2 Zn oder Cd und die Reste R Kohlenwasserstoffreste darstellen) verwendet (vgl. die US-PS 3 665 062); die dabei erhaltenen Polymeren erweisen sich nicht als kristallin. Polybutadiene mit trans-1,4-Anteilen von 81,7 bis 86,7 % und Vinylgehalten von 6,7 bis 9,2 % erzielt man durch Polymerisation des Diens in einem Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel .bei -73,3 bis 93,3°C (-100 bis 2000F) unter Verwendung eines Katalysatorgemisches aus einer Organocalciumverbindung und einer Organoaluminiumverbindung, beispielsweise dem Reaktionsprodukt von Calcium mit Anthracen und Triisobutylaluminium (vgl. die US-PS 3 687 916). Obwohl in dieser Patentschrift erwähnt wird, daß Gemische von Monomeren polymerisiert werden können, werden keinerlei Copolymere beschrieben. Gemäß US-PS 3 718 703 werden Copolymere aus 58 bis 52 % Styrol und 42 bis 48 % Butadien mit einem trans-1,4-Anteil von 80 bis 84 % und einem Vinylgehalt von 6 % aus den Mischungen der Monomeren in Cyclohexan unter Verwendung einer Organometallverbindung von Ca, Ba oder Sr, wie einer Lösung von Bis-(benzyl)-calcium in Tetrahydrofuran, als Katalysator hergestellt. Homopolymere von Butadien sowie Random-Copolymere von Butadien mit bis etwa 25 % Styrol, welche im verstreckten Zustand kristallin sind und trans-1,4-Anteile von 66,7 bis 86 %, Vinylgehalte von 6,1 bis 9,4 % und einen Heterogenitätsindex M /Mn von 1,38 bis 2,19 aufweisen, werden gemäß US-PS 3 846 385 unter Anwendung verschiedener Mengenverhältnisse eines Barium-di-tert.-alkoxids und einer Dibutylmagnesiumverbindung hergestellt.comprising honey polymers, block copolymers, "conical" (tapered) block copolymers or randoin copolymers of dienes (or dienes with 5.1 to 42.2 % styrene) with trans-1,4 proportions of 59.8 to 77.2 % and Vinyl contents of 6.9 to 13.5 % are produced in hydrocarbon solvents at -30 to 160 ° C. by using an Ate compound of the general formula M 1 M 2 R 1 R 2 R 3 R 4 (where M 1 Ca , Ba or Sr, M 2 Zn or Cd and the radicals R represent hydrocarbon radicals) are used (cf. US Pat. No. 3,665,062); the polymers obtained in this way are not found to be crystalline. Polybutadienes with trans-1,4 proportions of 81.7 to 86.7 % and vinyl contents of 6.7 to 9.2 % are obtained by polymerizing the diene in a hydrocarbon diluent at -73.3 to 93.3 ° C (-100 to 200 0 F) using a catalyst mixture of a Organocalciumverbindung and an organoaluminum compound, for example the reaction product of calcium with anthracene and triisobutylaluminum (see., U.S. Patent No. 3,687,916). Although this patent mentions that mixtures of monomers can be polymerized, no copolymers are described. According to US Pat. No. 3,718,703, copolymers of 58 to 52 % styrene and 42 to 48 % butadiene with a trans-1,4 content of 80 to 84 % and a vinyl content of 6 % from the mixtures of the monomers in cyclohexane are used an organometallic compound of Ca, Ba or Sr such as a solution of bis (benzyl) calcium in tetrahydrofuran as a catalyst. Homopolymers of butadiene and random copolymers of butadiene with up to about 25 % styrene, which are crystalline in the stretched state and trans-1,4 proportions from 66.7 to 86 %, vinyl contents from 6.1 to 9.4% and one Heterogeneity index M / M n of 1.38 to 2.19 are prepared according to US Pat. No. 3,846,385 using various proportions of a barium di-tert-alkoxide and a dibutylmagnesium compound.

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Aus Butadien und Styrol unter Verwendung eines Gemisches aus Natriumallyl, Natriumalkoxid und Natriumchlorid als Katalysator hergestellte Alfin-Kautschuke werden als kristallin bei einem trans-1,4-Anteil von 70 % und dem hohen Vinylgehalt von 30 % bezeichnet; vgl. T. Sato, "Rubber Age", Januar 1970, Seiten 64 bis 71. Gemäß US-PS 3 464 961 führt eine Erhöhung des Styrolgehalts des Copolymeren zu einer geringeren Kristallinität, während die US-PS 3 759 919 lehrt, daß eine Erhöhung des in das Copolymere eingebauten Styrolanteils den trans-Anteil offensichtlich nicht beeinflußt.Alfin rubbers made from butadiene and styrene using a mixture of sodium allyl, sodium alkoxide and sodium chloride as a catalyst are described as crystalline with a trans-1,4 content of 70 % and a high vinyl content of 30 % ; See T. Sato, "Rubber Age", January 1970, pages 64 to 71. According to U.S. Patent 3,464,961, increasing the styrene content of the copolymer results in lower crystallinity, while U.S. Patent 3,759,919 teaches that a Increasing the proportion of styrene built into the copolymer obviously does not affect the trans proportion.

Es ist die Aufgabe der Erfindung,, eine neue, zur Herstellung eines Katalysators geeignete Bariumalkoxid-hydroxid-Verbindung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen. Ferner soll durch die Erfindung ein neuer Katalysatorkomplex eines Bariumalkoxid-hydroxids und einer Organolithiumverbindurig geschaffen werden, welcher sich für die anionische Polymerisation und Copolymerisation bestimmter äthylenisch ungesättigter Monomerer in Gegenwart eines Lösungsmittels eignet. Außerdem soll die Erfindung ein neues Verfahren zur anionischen Lösungspolymerisation und -copolymerisation von bestimmten äthyienisch ungesättigten Monomeren mit Hilfe eines Katalysatorkomplexes aus einer bestimmten Bariumalkoxid-hydroxid-Verbindung und einer Organolithiumverbindung zur Verfügung stellen. Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht weiterhin darin, ein Homopolymeres von Butadien-1,3 oder ein Random-Copolymeres von Butadien-1,3 mit insgesamt bis etwa 15 Gew.-?6 (bezogen auf das Copolymere) Isopren- und/oder Styroleinheiten, wobei das Copolymere im nicht-abgemischten (nichtkompoundierten) und ungehärteten bzw. unvulkanisierten Zustand nach Reckung bzw. Dehnung Kristallinität zeigt sowie einen niedrigen Vinylgehalt und einen trans-1,4-Anteil von mindestens 70 % besitzt, zur Verfügung zu stellen.It is the object of the invention to provide a new barium alkoxide hydroxide compound suitable for the production of a catalyst and a process for its production. Furthermore, a new catalyst complex of a barium alkoxide hydroxide and an organolithium compound is to be created by the invention, which is suitable for the anionic polymerization and copolymerization of certain ethylenically unsaturated monomers in the presence of a solvent. In addition, the invention is intended to provide a new process for anionic solution polymerization and copolymerization of certain ethically unsaturated monomers with the aid of a catalyst complex composed of a certain barium alkoxide hydroxide compound and an organolithium compound. The object of the invention is furthermore to provide a homopolymer of 1,3-butadiene or a random copolymer of 1,3-butadiene with a total of up to about 15% by weight (based on the copolymer) of isoprene and / or styrene units, wherein the copolymer in the non-blended (non-compounded) and uncured or unvulcanized state after stretching or elongation shows crystallinity and has a low vinyl content and a trans-1,4 content of at least 70 % .

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Die nachstehende detaillierte Beschreibung sowie die beigefügten Zeichnungen und die Ausführungsbeispiele ermöglichen eine schärfere Hervorhebung dieser Aufgabe sowie der erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile.The following detailed description as well as the accompanying drawings and the exemplary embodiments enable this task and the advantages that can be achieved according to the invention to be emphasized more sharply.

Von den Zeichnungen ζeigenι From the drawings ζ own ι

Fig. 1 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der PoIybutadienmikrοstruktur (der Butadieneinheiten in einem 'erfindungsgemäß hergestellten kautschukartigen Butadienpolymeren) von der Zusammensetzung, ,d.h.. dem Mo!verhältnis der Bariumalkoxy-hydroxy-Verbindung zur Organolithiumverbindung im Katalysatorkomplex,veranschaulicht;Fig. 1 is a diagram showing the dependency of the polybutadiene microstructure (of the butadiene units in a rubbery butadiene polymer produced according to the invention) on the composition, i.e. the Mo! ratio of the Barium alkoxy-hydroxy compound to the organolithium compound in the catalyst complex, illustrated;

Fig. 2 ein Diagramm, welches das Gelpermeationschromatogramm von in Toluol unter Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators erzeugten Polybutadienen im Vergleich zu mit Hilfe von Alkyllithiumverbindungen allein hergestellten Polybutadienen wiedergibt;Fig. 2 is a diagram showing the gel permeation chromatogram of in toluene using the invention Catalyst produced polybutadienes compared to those produced with the aid of alkyllithium compounds alone Represents polybutadiene;

Fig. 3 Röntgenbeugungsaufnahmen von erfindungsgemäßen Polybutadienen mit hohem trans-Anteil bei verschiedenen prozentualen Dehnungen; und.3 X-ray diffraction recordings of polybutadienes according to the invention with a high trans content for various percentage elongations; and.

Fig. 4 Röntgenbeugungsaufnahmen von erfindungsgemäßen Butadien/Styrol-Copolymeren (5 % Styrolgehalt) mit hohem trans-Anteil bei verschiedenen prozentualen Dehnungen.4 X-ray diffraction recordings of butadiene / styrene copolymers according to the invention (5% styrene content) with a high trans content at various percentage elongations.

Es wurde gefunden, daß ein polymerisierbares Vinylmonomeres, das eine aktivierte Doppelbindung und bis zu 14 Kohlenstoffatome aufweist sowie frei von Gruppen ist, welche den Katalysatorkomplex zerstören würden, unter inerten Bedingungen in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel bei einer Temperatur von etwa -90 bis 1000C polymerisiert werden kann, indem man als Katalysator in einer geringen, für die PoIy-It has been found that a polymerizable vinyl monomer having an activated double bond and up to 14 carbon atoms and free of groups that would destroy the catalyst complex be polymerized under inert conditions in a hydrocarbon solvent at a temperature of about -90 to 100 0C can, by acting as a catalyst in a low, for the poly-

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merisation des Monomeren ausreichenden Menge einen Komplex vonmerization of the monomer sufficient amount a complex of

Ba[4O-C-R)a4OH)b]2 (1)Ba [4O-CR) a 4OH) b ] 2 (1)

NR N R

wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleich oder verschieden sind und Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 1 bis Kohlenstoffatomen darstellen, wobei das Molverhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt, undwhere at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining radicals R are identical or different and are alkyl or cycloalkyl radicals with 1 to Represent carbon atoms, the a / b molar ratio being from about 99.5: 0.5 to 88:12, and

R1Li (2)R 1 Li (2)

wobei R1 ein normaler, sekundärer oder tertiärer Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wobei das Molverhältnis von (1) zu (2), bezogen auf Bariummetall und Lithiummetall, etwa 0,30 : 1 bis 0,75 : 1 beträgt und das Lösungsmittel sowohl das Monomere als auch das Polymere löst, verwendet.where R 1 is a normal, secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl radical having 2 to 20 carbon atoms, the molar ratio of (1) to (2), based on barium metal and lithium metal, being about 0.30: 1 to 0.75: 1 and the solvent dissolves both the monomer and the polymer is used.

Der erfindungsgemäße Katalysatorkomplex eignet sich insbesondere für die Herstellung von kautschukartigen Butadien-1,3-homopolymeren sowie Copolymeren von Butadien-1,3 mit bis etwa 15 Gew.-% Styrol- und/oder Isopreneinheiten.The catalyst complex according to the invention is particularly suitable for the production of rubber-like 1,3-butadiene homopolymers as well as copolymers of 1,3-butadiene with up to about 15% by weight of styrene and / or isoprene units.

Diese Butadienpolymeren zeigen spannungsbedingte Kristallisation bei Raumtemperatur, so daß sie bei der Herstellung von Kautschuk- bzw. Gummierzeugnissen Haftvermögen besitzen. Sie weisen z.B. Bauklebrigkeit auf und erfordern keinen gesonderten Klebrigmacher, um haftfähig zu sein.These butadiene polymers show stress-induced crystallization at room temperature, so that they during manufacture of rubber or rubber products have adhesive power. For example, they show construction tack and do not require any separate tackifier to be adhesive.

Ferner besitzen diese Butadienpolymeren eine "Grünfestig-.keit" (Festigkeit im ungehärteten bzw. unvulkanisierten Zustand), welche mit ihrer Kristallinität im gedehnten Zustand bei Raumtemperatur und ihrer Molekulargewichts-Furthermore, these butadiene polymers have "green strength". (Strength in the uncured or unvulcanized state), which with its crystallinity in the stretched State at room temperature and their molecular weight

— 9 _- 9 _

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verteilung zusammenhängt. Die Copolymeren sind ferner im ungereckten bzw. ungedehnten Zustand bei Raumtemperatur im wesentlichen amorph, was für Reifengummi günstig ist. Die Tatsache, daß diese Kautschuke kristallisieren und eine gute Grünfestigkeit (green strength) aufweisen, macht sie auch als Kontaktkleber geeignet.distribution related. The copolymers are also in the unstretched or unstretched state at room temperature essentially amorphous, which is beneficial for tire rubber. The fact that these rubbers crystallize and have good green strength, makes them also suitable as contact adhesives.

Im besonderen weisen das kautschukartige Homopolybutadien und die kautschukartigen Random-Copolymeren vo.n Butadien-1,3 mit bis· etwa 15 Gew.--fs .(bezogen auf das gesamte Copolymere) Styrol- und/oder Isopreneinheiten, welche gemäß der Erfindung hergestellt werden, folgende Eigenschaften auf:In particular, the rubbery homopolybutadiene and the rubbery random copolymers of 1,3-butadiene with up to about 15% by weight (based on the total copolymer) Styrene and / or isoprene units which are produced according to the invention have the following properties:

a) eine durch Differentialthermoanalyse bestimmte Einfrier- bzw. Glasübergangstemperatur von etwa -80 bis -1000C;a) determined by differential thermal analysis freezing or glass transition temperature of about -80 to -100 0 C;

b) einen durch Differentialthermoanalyse bestimmten Kristallschmelzpunkt (Maximalwerte) im ungedehnten Zustand von etwa -10 bis 43°C;b) a crystal melting point (maximum values) determined by differential thermal analysis in the unstretched Condition from about -10 to 43 ° C;

c) einen trans-1,4-Anteil von etwa 70 bis 81 % und einen Vinylgehalt der Butadieneinheiten bis etwa 12 %; c) a trans-1,4 content of about 70 to 81 % and a vinyl content of the butadiene units of up to about 12 %;

d) einen Heterogenitätsindex von etwa 4 bis 40,.d) a heterogeneity index of about 4 to 40 ,.

e) ein Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 20 000 bis 300 000;e) a number average molecular weight of about 20,000 to 300,000;

f) Kristallinität nach Dehnung im nicht-abgemischten und ungehärteten bzw. unvulkanisierten Zustand aufgrund der Röntgenbeugungswerte undf) Crystallinity after stretching in the unmixed and uncured or unvulcanized state based on the X-ray diffraction values and

g) Grünfestigkeit und Klebrigkeit bzw. Haftvermögen (building tack).g) Green strength and tack or building tack.

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Nachstehend werden die Einzelheiten und bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.The following are the details and preferred embodiments the invention explained in more detail.

Das Barium-tert.-alkoxid-hydroxid-Salz erhält man durch Umsetzung von Bariummetall (vorzugsweise in feinteiliger Form und im stöchiometrisehen Anteil) mit einem tertiäre Carbinol und V/asser in flüssigem Ammoniak oder einem Amin-Lösungsmittel für das Barium bei einer Temperatur von etwa -1OO°C bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels. Spezielle Beispiele für geeignete tert.-Carbinole sind tert.-Butanol, 3-Methyl-3-pentanol, 2-Methyl-2-butanol, 2-Methyl-2-pentanol, 3-Methyl-3-hexanol, 3,7-Dimethyl-3-octanol, 2-Methyl-2-heptanol, 3-Methyl-3-heptanol, 2,4-Dimethyl-2-pentanol, 2,4,4-Trimethyl-2-pentanol, 2-Methyl-2-octanol, Tricyclohexylcarbinol, Dicyclopropylmethyicarbinol, Dicyclohexylpropylcarbinol und Cyclohexyldimethylcarbinol sowie Mischungen davon. Diese tert.-Carbinole besitzen die allgemeine Formel The barium tert-alkoxide hydroxide salt is obtained through Implementation of barium metal (preferably in finely divided form and in a stoichiometric proportion) with a tertiary Carbinol and water in liquid ammonia or an amine solvent for the barium at a temperature of about -1OO ° C to the boiling point of the solvent. Specific Examples of suitable tert-carbinols are tert-butanol, 3-methyl-3-pentanol, 2-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-hexanol, 3,7-dimethyl-3-octanol, 2-methyl-2-heptanol, 3-methyl-3-heptanol, 2,4-dimethyl-2-pentanol, 2,4,4-trimethyl-2-pentanol, 2-methyl-2-octanol, tricyclohexylcarbinol, dicyclopropylmethyicarbinol, dicyclohexylpropylcarbinol and cyclohexyldimethylcarbinol and mixtures thereof. These tertiary carbinols have the general formula

HO-C-R
XR
HO-CR
X R

in der mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R jeweils einen gleichen oder verschiedenen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie eine Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Amyl- oder Cyclohexylgruppe, darstellen. Vorzugsweise sind sämtliche Reste R des tert.-Carbinols Methylgruppen. in which at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining R radicals are each identical or different alkyl or cycloalkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, amyl or cyclohexyl group. Preferably all radicals R of the tert-carbinol are methyl groups.

Der Wasseranteil des Wasser/tert.-Carbinol-Gemisches liegt im Bereich von etwa 0,5 bis 12 Mol-%, vorzugsweise von etwa 2,5 bis 10 Mol-%, jeweils bezogen auf das Gemisch.The water content of the water / tert-carbinol mixture is in the range of about 0.5 to 12 mole percent, preferably about 2.5 to 10 mol%, based in each case on the mixture.

Als Lösungsmittel zur Herstellung der Bariumalkoxid-iiydroxid Komponente des Katalysators verwendet man flüssiges AmmoniakAs a solvent for the production of the barium alkoxide hydroxide One component of the catalyst is liquid ammonia

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oder ein gesättigtes, nicht-polymerisierbares, nicht-chelatbildendes aliphatisches, cycloaliphatisches oder heterocyclisches, primäres oder sekundäres Monoamin oder Polyamin (oder Gemische davon) mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen undor a saturated, non-polymerizable, non-chelating one aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic, primary or secondary monoamine or polyamine (or mixtures thereof) having 1 to 12 carbon atoms and

1 bis 3 Stickstoffatomen, welches im Temperaturbereich von etwa -1000C bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels und im Druckbereich von etwa 0,25 bis 10 Atmosphären flüssig ist. Spezielle Beispiele für derartige Amine sind Methylamin, Dimethylamin, Äthylamin, n-Propylamin, n-Butylamin, n-Amylamin, n-Hexylamin, Äthylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Di-n-propylamin, Diisopropylamin, Diäthylamin, Cyclohexylamin, N-Butylcyclohexylamin, N-Äthylcyclohexylamin, N-Methylcyclohexylamin, Diäthylentriamin, Cyclopentylamin, Diamylamin, Dibutylamin, Diisoamylamin, Diisobutylamin, Dicyclohexylamin, Piperidin, Pyrrolidin und Butyläthylamin sowie Mischungen davon. Amine mit niedrigerem Molekulargewicht werden bevorzugt, da dann geringere Mengen zur Solvatisierung des Metalls erforderlich sind.· Das Ammoniak oder Amin wird vorzugsweise in reinem Zustand.eingesetzt. Man kann jedoch auch handelsübliche Qualitäten verwenden, vorausgesetzt, daß diese nicht mehr als etwa1 to 3 nitrogen atoms, which up to the boiling point of the solvent and in the pressure range of about 0.25 to 10 atmospheres is liquid in the temperature range from about -100 0 C. Specific examples of such amines are methylamine, dimethylamine, ethylamine, n-propylamine, n-butylamine, n-amylamine, n-hexylamine, ethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, diethylamine, cyclohexylamine, N-butylcyclohexylamine, N-ethylcyclohexylamine, N-methylcyclohexylamine, diethylenetriamine, cyclopentylamine, diamylamine, dibutylamine, diisoamylamine, diisobutylamine, dicyclohexylamine, piperidine, pyrrolidine and butylethylamine and mixtures thereof. Lower molecular weight amines are preferred, since smaller amounts are then required to solvate the metal. The ammonia or amine is preferably used in the pure state. However, one can also use commercial grades, provided that these are no more than about

2 Gew.-% Nebenprodukte oder Verunreinigungen (wie Triamine, andere Alkohole oder Wasser) enthalten, welche bei der Herstellung des Bariumsalzes zu berücksichtigen sind. Das Ammoniak oder Amin soll von jeglichen Substanzen befreit werden, welche die Wirksamkeit des Bariumsalzes als Katalysatorkomponente beeinträchtigen wurden. Das Amin soll ein Lösungsmittel für das Barium darstellen oder dieses zumindest teilweise lösen, damit es mit dem tert.-Carbinol/ Wasser-Gemisch reagieren kann.2% by weight by-products or impurities (such as triamines, other alcohols or water), which must be taken into account in the manufacture of the barium salt. That Ammonia or amine should be freed from any substances that impair the effectiveness of the barium salt as a catalyst component were affecting. The amine should be a solvent for the barium or this at least partially so that it is with the tert-carbinol / Water mixture can react.

Bei der Herstellung des Barium-tert.-alkoxid-hydroxid-Salzes verwendet man eine zur Auflösung des Metalls ausreichende Menge des Ammoniaks oder Amin-Lösungsmittels. Das Amin oder Ammoniak wird vorzugsweise im Überschuß einge-In the manufacture of the barium tertiary alkoxide hydroxide salt use an amount of the ammonia or amine solvent sufficient to dissolve the metal. That Amine or ammonia is preferably used in excess

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setzt. Wenn die Katalysatorherstellung bei. niedrigen Temperaturen erfolgt, benötigt man keine Druckapparatur. Man kann eine solche jedoch anwenden und die Katalysatorherstellung bei Drücken von etwa 0,25 bis 10 Atmosphären (abhängig vom Dampfdruck des jeweiligen Amin-Lösungsmittels) vornehmen. Bei der Katalysatorerzeugung ist es zweckmäßig, das Reaktionsgemisch während der Zugabe und Umsetzung der Reaktionskomponenten in Bewegung zu halten. Ferner wird über dem Reaktionsgemisch vorzugsweise stets eine inerte Atmosphäre, wie von Helium, Neon oder Argon; aufrechterhalten, damit ein Kontakt des Produktes mit der Luft vermieden wird. Natürlich kann man auch an Stelle des Inertgases den Dampf der organischen Verbindung und/oder des Amins als "inerte Atmosphäre" heranziehen. Es sollen geschlossene Reaktoren verwendet werden. Es ist nicht zweckmäßig, das Barium-di-tert.-alkoxid-hydroxid in Masse (ohne Lösungsmittel) oder in Gegenwart von Benzol herzustellen, da die Reaktion in diesen Fällen langsam und nicht genügend quantitativ·abläuft und da Benzol oder dessen Rückstände die darauf folgende Polymerisation stören können.puts. When the catalyst production is at. low Temperatures takes place, you do not need any pressure equipment. However, one can use this and the production of catalysts at pressures of about 0.25 to 10 atmospheres (depending on the vapor pressure of the respective amine solvent) make. When producing the catalyst, it is advantageous to keep the reaction mixture in the process of addition and reaction to keep the reaction components moving. Furthermore, there is preferably always one above the reaction mixture inert atmosphere, such as that of helium, neon, or argon; maintain so that contact of the product with the air is avoided. Of course, you can also replace the inert gas use the vapor of the organic compound and / or the amine as an "inert atmosphere". It should be closed Reactors are used. It is not advisable to use the barium di-tert-alkoxide hydroxide in bulk (without Solvent) or in the presence of benzene, since the reaction in these cases is slow and insufficient runs quantitatively and since benzene or its residues can interfere with the subsequent polymerization.

Nach der Herstellung des Bariumsalzes werden das Amin oder Ammoniak beispielsweise durch Destillation, Vakuumverdampfung oder Lösungsmittelextraktion abgetrennt, wobei man Temperaturen, Drücke und Lösungsmittel anwendet, welche das Bariumsalz nicht schädigen. Man kann das Amin oder Ammoniak einfach vom Salz abdampfen, jegliches nicht-umgesetztes Carbinol beseitigen und· das Salz, nachdem es beispielsweise bei etwa 50°C im Vakuum getrocknet wurde, in einem oder mehreren aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln (wie Benzol oder Toluol) lösen. Da der Anteil der Bariumsalzlösung im Verhältnis zu den übrigen Materialien so gering ist, muß das für das Salz verwendete aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel nicht zwangsläufig dem Polymerisationslösungsmittel entsprechen; vorzugs-After the barium salt has been prepared, the amine or Ammonia is separated off, for example by distillation, vacuum evaporation or solvent extraction, whereby one Uses temperatures, pressures and solvents that will not damage the barium salt. You can use the amine or Simply evaporate ammonia from the salt, remove any unreacted carbinol, and · the salt after it for example dried at about 50 ° C in vacuum, in one or more aromatic hydrocarbon solvents (such as benzene or toluene) dissolve. Because the proportion of the barium salt solution in relation to the other materials is so small, the aromatic hydrocarbon solvent used for the salt need not necessarily be used correspond to the polymerization solvent; preferential

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weise ist dies jedoch der Fall. Im allgemeinen werden verdünnte Lösungen des Bariumsalzes in den aromatischen Kohlenwasser stoff lösungsmitteln für die Einspritzung in den Polymerisationsreaktor bevorzugt.but wisely this is the case. In general, they are diluted Solutions of the barium salt in the aromatic hydrocarbon solvents for injection into the Polymerization reactor preferred.

Die Ausbeute des Bäriumsalzes (bezogen.auf die Gewichtszunahme des Bariums) kann etwa 95 bis 100 %'betragen. Die Lösung des Bariumsalzes im aromatischen Lösungsmittel kann vrie hergestellt verwendet, werden. Man läßt die Lösung gewöhnlich jedoch über Nacht stehen, damit sich ein Niederschlag absetzen kann. Etwa 30 bis 85 Gew.,-% des Bariumsalzes befinden sich als aktive Katalysatorkomponente in der Lösungsphase. Man kann die Lösungsphase durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren von der festen Phase trennen. Obwohl sich der Feststoffanteil bzw. Niederschlag nicht als Katalysatorkomponente eignet, kann man ihn mit der Lösungsphase vermischen (oder darin dispergieren) und in dieser Form bei der Polymerisation einsetzen. Es ist zu berücksichtigen, daß Barium in Benzol unlöslich, Bariumhydroxid in Benzol und Toluol unlöslich und Barium-di-(bert.-butylat) beispielsweise in Benzol wenig löslich sind.The yield of the barium salt (based on the increase in weight of the barium) can be around 95 to 100 % . The solution of the barium salt in the aromatic solvent can be prepared and used. However, the solution is usually left to stand overnight to allow a precipitate to settle out. About 30 to 85 wt -.% Of the barium salt are as active catalyst component in the solution phase. The solution phase can be separated from the solid phase by decanting, filtering or centrifuging. Although the solid fraction or precipitate is not suitable as a catalyst component, it can be mixed with the solution phase (or dispersed in it) and used in this form in the polymerization. It must be taken into account that barium is insoluble in benzene, barium hydroxide is insoluble in benzene and toluene, and barium di- (tert-butoxide), for example, is sparingly soluble in benzene.

Das erhaltene Bariumsalz besitzt die nachstehende allgemeine FormelThe obtained barium salt has the following general formula

in der das Molverhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12, vorzugsweise etwa 97,5 : 2,5 bis 90 : 1.0, beträgt und die Reste R die vorstehend angegebene Bedeutung haben. Vorzugsweise stellen die Reste R Methylgruppen dar. Gemische der Bariumsalze können ebenfalls erfindungsgemäß eingesetzt werden.in which the molar ratio a / b is about 99.5: 0.5 to 88: 12, preferably about 97.5: 2.5 to 90: 1.0, and the R radicals have the meaning given above. Preferably the radicals R represent methyl groups. Mixtures of the barium salts can also be used according to the invention will.

Die Bariumsalze können auch durch die nachstehenden allgemeinen FormelnThe barium salts can also be represented by the general formulas below

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θ ^R θ Rθ ^ R θ R

Ba2+[4O-C~R)a4OH)b]2 oder Ba(-0-C-R)2 · Ba(OH)2 Ba 2+ [4O-C ~ R) a 4OH) b ] 2 or Ba (-0-CR) 2 · Ba (OH) 2

XR X R

wiedergegeben werden.be reproduced.

Die erfindungsgemäßen Barium-tert.-alkoxid-hydroxid-Salze stellen als solche keine wirksamen Katalysatoren für die Polymerisation von Butadien oder Gemischen von Butadien mit Styrol und/oder Isopren dar, ergeben jedoch in Kombination mit der Organolithiumkomponente kautschukartige Polymere mit hohem trans-Anteil und hohem Molekulargewicht.The barium tert-alkoxide hydroxide salts according to the invention as such do not constitute effective catalysts for the polymerization of butadiene or mixtures of butadiene with styrene and / or isoprene, but result in combination with the organolithium component rubber-like polymers with a high trans content and high molecular weight.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Organolithiumverbindung besitzt die nachstehende allgemeine FormelThe organolithium compound used according to the invention has the following general formula

R1LiR 1 Li

in der R' einen normalen, sekundären oder tertiären Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet. Spezielle Beispiele für Organolithiumverbindungen sind Äthyllithium, n-Propyllithium, Isopropyllithium, n-Butyllithium, Isobutyllithium, sek-Butyllithium, tert.-Butyllithium, n-Amyllithium, Isoamyllithium, n-Hexyllithium, 2-Äthylhexyllithium, n-Octyllithium, n-Decyllithium, Cyclopentyllithium, Cyclohexyllithium, Methylcyclohexyllithium. und 'Cyclohexyläthyllithium sowie Mischungen davon. Die Reste Rf sind vorzugsweise Alkylreste mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen. in which R 'denotes a normal, secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl radical having 2 to 20 carbon atoms. Specific examples of organolithium compounds are ethyl lithium, n-propyl lithium, isopropyl lithium, n-butyl lithium, isobutyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium, n-amyl lithium, isoamyl lithium, n-hexyl lithium, 2-ethyl hexyl lithium, n-octyl lithium, Cyclopentyllithium, cyclohexyllithium, methylcyclohexyllithium. and 'Cyclohexyläthyllithium and mixtures thereof. The radicals R f are preferably alkyl radicals having 2 to 10 carbon atoms.

Das Molverhältnis des Bariumsalzes zur Organolithiumverbindung, welche den Katalysatorkomplex bilden, beträgt etwa 0,30 : 1 bis 0,75 : 1 (vorzugsweise etwa 0,35 : 1 bis 0,60 : 1, insbesondere etwa 0,50 ; 1), bezogen auf die Metalle. Es ist nicht notwendig, den Katalysator vor dem Einsatz bei der Polymerisation zuzubereiten, obwohl man soThe molar ratio of the barium salt to the organolithium compound which forms the catalyst complex is approximately 0.30: 1 to 0.75: 1 (preferably about 0.35: 1 to 0.60: 1, especially about 0.50; 1), based on the metals. It is not necessary to use the catalyst before use to prepare in the polymerization, even though you do so

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vorgehen kann. ¥enn man das Bariumsalz und die Qrganolithiumverbindung in Toluol vermischt', erfolgt eine rasche Farbänderung, welche· die Bildung des Komplexes anzeigt. Wenn man dagegen Benzol verwendet, findet die Farbänderung langsamer statt. Die Struktur des Polybutadiens bleibt bei Verwendung eines 1 bis 24 Stunden gealterten Polymerisationskatalysatorkomplexes im wesentlichen dieselbe. Der trans-1,4-Anteil der erhaltenen Polymeren erhöht sich jedoch um etwa 5 bis 7 %, wenn man den Katalysatorkomplex lediglich 15 bis 30 Minuten altert.can proceed. If the barium salt and the organolithium compound are mixed in toluene, there is a rapid change in color, which indicates the formation of the complex. If, on the other hand, you use benzene, the color change takes place more slowly. The structure of the polybutadiene remains essentially the same when a polymerization catalyst complex aged 1 to 24 hours is used. However, the trans-1,4 content of the polymers obtained increases by about 5 to 7 % if the catalyst complex is only aged for 15 to 30 minutes.

Vor der Polymerisation kann man die Kohlenwasserstofflösung des Bariumsalzes und die Kohlenwasserstofflösung der Organolithiumverbindung vermischen und die Barium- und Lithiumverbindung reagieren oder einen Komplex bilden lassen, wobei der Katalysator entsteht. Die zur Komplexbildung erforderliche Zeitspanne hängt von der Reaktionstemperatur ab und beträgt einige Minuten bis zu einer Stunde (oder mehr),, Die Umsetzung soll in einer inerten Atmosphäre stattfinden. Man kann die Reaktionskomponenten- zur Beschleunigung der Umsetzung auf Temperaturen von etwa 25 bis 100°C, vorzugsweise von etwa 40 bis 60°C, erhitzen. Wenn sich der Komplex gebildet hat? kann man das Polymerisationslösungsmittel und das (die) Monomer(en) zusetzen oder aber den vorab erzeugten Katalysator, welcher in fseinem Lösungsmittel gelöst ist, in einen Reaktor einspritzen,, welcher die Monomeren in im Kohlenwasserstoff-Polymerisationslösungsmittel gelöster Form enthält.'Before the polymerization, the hydrocarbon solution of the barium salt and the hydrocarbon solution of the organolithium compound can be mixed and the barium and lithium compounds can react or form a complex, the catalyst being formed. The time required for complex formation depends on the reaction temperature and is a few minutes to an hour (or more). The reaction should take place in an inert atmosphere. The reaction components can be heated to temperatures from about 25 to 100.degree. C., preferably from about 40 to 60.degree. C., to accelerate the reaction. When the complex is formed? can be added to the polymerization solvent and (the) monomer (s) or, which is dissolved in f its solvent the catalyst produced in advance, injecting into a reactor ,, which contains the monomers in the hydrocarbon polymerization solvent dissolved form. '

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßeri Katalysatoren zu polymerisierenden Vinylmonomeren besitzen eine aktivierte ungesättigte Doppelbindung» Es handelt sich dabei z.Bs um $ene Monomeren, welche in Nachbarschaft zur Doppelbindung eine Gruppe aufweisen, die stärker elektrophil als Wasserstoff ist und sich durch starke Basen nicht leicht abspalten läßt. Beispiele für solche Monomere sind Nitrile 9 wieWith the aid of erfindungsgemäßeri catalysts merisierenden to poly vinyl monomer having an activated unsaturated double bond "This is for example s to $ ene monomers having adjacent to the double bond, a group, the more electrophilic than hydrogen, and not easily cleaved by strong bases leaves. Examples of such monomers are nitriles 9 such as

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GT-871-F ή ff GT-871-F ff

Acrylnitril oder Methacrylnitril, Acrylate und Alkacrylate, wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Äthylhexylacrylat, Octylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat, Methyläthacrylat, Ä'thyläthacrylat, Butyläthacrylat oder Octyläthacrylat, Diene,wie Butadien-1,3, Isopren oder 2,3-Dimethylbutadien, und Vinylbenzole,wie Styrol, oc-Methylstyrol, p-tert.-Butylstyrol, Divinylbenzol, Methylvinyltoluol oder p-Vinyltoluol, und Mischungen davon. Diese Monomeren können bis zu 14 Kohlenstoffatome aufweisen und sind frei von Atomen, Resten u. dgl., welche den Katalysatorkomplex zerstören würden. Je nach dem verwendeten Monomeren können die erhaltenen Polymeren kautschukartig, harzartig oder thermoplastisch sein.Acrylonitrile or methacrylonitrile, acrylates and alkacrylates, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, ethylhexyl acrylate, Octyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, Butyl methacrylate, methyl ethacrylate, ethyl ethacrylate, butyl ethacrylate or octylethacrylate, dienes, such as 1,3-butadiene, Isoprene or 2,3-dimethylbutadiene, and vinylbenzenes, such as Styrene, oc-methylstyrene, p-tert.-butylstyrene, divinylbenzene, Methyl vinyl toluene or p-vinyl toluene, and mixtures of that. These monomers can contain up to 14 carbon atoms have and are free of atoms, residues and the like, which would destroy the catalyst complex. Depending on the one used Monomers, the polymers obtained can be rubber-like, resin-like or thermoplastic.

Erfindungsgemäß bevorzugte Monomere sind Butadien-1,3 und Gemische von Butadien-1,3 mit bis etwa 15 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Gemische) Styrol und/oder Isopren, wobei man kautschukartige Homopolymere und Random-Copolymere erhält, welche nach Dehnung Kristallini tat .im nicht-abgemischten und ungehärteten Zustand,etwa 70 bis 81 % trans-1,4-Einheiten, einen Vinylgehalt von höchstens etwa 12 %, ein Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) bis etwa 300 000 und denbreiten Heterogenitätsindex (Mw/Mn) von etwa 4 bis 40 aufweisen. Durch Variierung der Zusammensetzung oder MikroStruktur des Bütadienhomopolymeren oder -copolymeren läßt sich ferner ein Kautschuk erzeugen, welcher bei Raumtemperatur nicht kristallisiert, bei der Dehnung jedoch der Kristallisation unterliegt. Dieses Verhalten ähnelt stark jenem von Naturkautschuk. Die Erfindung erlaubt somit die Herstellung von Polymeren, welche in Anwendungsgebieten von Naturkautschuk (wie bei der Reifenerzeugung) als Ersatz dienen können. Das Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) wird durch das Verhältnis des polymerisierten Monomeren (in g) zur zugesetzten Organolithiumverbindung (Carbon-lithium) (in Mol) bestimmt. Die Umwandlung zum Polymeren beträgt in der Regel etwaMonomers preferred according to the invention are 1,3-butadiene and mixtures of 1,3-butadiene with up to about 15% by weight (based on the total weight of the mixtures) styrene and / or isoprene, rubber-like homopolymers and random copolymers being obtained, which after stretching crystalline did. in the unmixed and uncured state, about 70 to 81 % trans-1,4 units, a vinyl content of at most about 12 %, an average molecular weight (number average) up to about 300,000 and the broad heterogeneity index (Mw / Mn ) from about 4 to 40. By varying the composition or microstructure of the butadiene homopolymer or copolymer, a rubber can also be produced which does not crystallize at room temperature, but is subject to crystallization when stretched. This behavior is very similar to that of natural rubber. The invention thus allows the production of polymers which can serve as a substitute for natural rubber in areas of application (such as in tire production). The average molecular weight (number average) is determined by the ratio of the polymerized monomer (in g) to the added organolithium compound (carbon-lithium) (in mol). The conversion to polymer is usually about

bis 100 %. up to 100 %.

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GT-871-F fg GT-871-F fg

Die Temperatur kann während der Lösungspolymerisation im Bereich von etwa-90 bis 1000C liegen. Niedrigere Temperaturen ergeben Polymere mit höherer grundmolarer Viskositätszahl (intrinsic viscosity). Man bevorzugt Polymerisationstemperaturen von etwa -20 bis 40°C, insbesondere -von etwa 0 bis 30°C. Die Polymerisationsdauer hängt von der Temperatur, dem Katalysatoranteil, dem angestrebten Polymertyp u.a. abv-Zur Durchführung der Polymerisation sind lediglich geringe Mengen des Katalysatorkomplexes erforderlich. Der Katalysatoranteil kann "jedoch in Abhängigkeit vom gewünschten Polymertyp schwanken. Wenn man beispielsweise. Polymere mit hohem Durchschnittsmolekulargewicht unter Verwendung eines vorgegebenen Monomeranteils herstellt, benötigt man lediglich eine geringe Menge des Katalysatorkomplexes. Zur Erzeugung eines Polymeren mit niedrigem Durchschnittsmolekulargewicht werden dagegen höhere Katalysatorkomplexmengen verwendet-. Da das Polymere ferner ein wachsendes, (living) Polymeres darstellt, setzt sich sein Wachstum so lange fort, als dem Polymerisationssystem Monomeres zugeführt wird. Das Molekulargewicht kann somit den Wert von einer Million oder sogar darüber erreichen. Andererseits erfordern Polymere mit sehr hohem Molekulargewicht bei einer vorgegebenen Menge des Katalysatorkomplexes sehr-lange Polymerisationszeiten, während die Polymerisationsgeschwindigkeit bei geringeren Katalysatorkonzentrationen abnimmt. Polymere mit hohem Molekulargewicht sind außerdem im Polymerisationsreaktor und auf Kautschukmühlen u. dgl. schwierig handhabbar bzw. verarbeitbar. Ein zur Erzielung leicht verarbeitbarer Polymerer innerhalb praktikabler Zeitspannen geeigneter Bereich des Katalysatorkomplexanteils ist etwa 0,00001 bis 0,1 Mol (vorzugsweise etwa 0,00033 bis 0,005 Mol) Katalysatorkomplex (ausgedrückt als Lithium) pro 100 g gesamte(s) Monomere(s).The temperature can be in the range from about −90 to 100 ° C. during the solution polymerization. Lower temperatures produce polymers with a higher intrinsic viscosity. Polymerization temperatures from about -20 to 40.degree. C., in particular from about 0 to 30.degree. C., are preferred. The duration of the polymerization depends on the temperature, the proportion of catalyst, the type of polymer sought, and the like. Only small amounts of the catalyst complex are required to carry out the polymerization. However, the amount of catalyst may vary depending on the type of polymer desired. For example, when making high average molecular weight polymers using a given amount of monomer, only a small amount of the catalyst complex is required. Furthermore, since the polymer is a growing (living) polymer, its growth continues as long as monomer is added to the polymerization system, and the molecular weight can thus reach one million or even more. On the other hand, very high molecular weight polymers require a given amount of the catalyst complex very long polymerization times, while the rate of polymerization decreases with lower catalyst concentrations. Polymers with high molecular weight are also in the polymerization reactor r and difficult to handle or process on rubber mills and the like. A suitable range of catalyst complex fraction to achieve readily processable polymer within practical periods of time is about 0.00001 to 0.1 mole (preferably about 0.00033 to 0.005 mole) of catalyst complex (expressed as lithium) per 100 g of total monomer (s) .

Da das im Polymerisationsmedium gelöste Polymere ein wachsendes Polymeres darstellt bzw. die Polymerisation ohneSince the polymer dissolved in the polymerization medium represents a growing polymer or the polymerization without

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Abbruch erfolgt (außer wenn man sie durch Aufhören mit der Monomerzufuhr oder durch Zugabe eines Abbruchmittels, wie Methanol, bewußt zum Stillstand bringt), kann man durch stufenweise Zugabe von Monomeren Blockpolymere erzeugen oder funktionelle Gruppen einführen. Da das wachsende Polymere ein endständiges Metallion aufweist, kann man es mit einem Epoxid (wie Äthylenoxid) und anschließend mit Wasser in ein Polymeres mit einer endständigen Hydroxylgruppe überführen, welches durch Umsetzung mit einem PoIyisocyanat aufgrund der Ausbildung von Polyurethanbindungen vernetzt werden kann.Termination takes place (except if it can be achieved by stopping the addition of monomer or by adding a terminating agent, like methanol, deliberately brings to a standstill), block polymers can be produced by gradually adding monomers or introduce functional groups. Since the growing polymer has a terminal metal ion, can it is converted into a polymer with a terminal hydroxyl group with an epoxide (such as ethylene oxide) and then with water transfer, which by reaction with a polyisocyanate can be crosslinked due to the formation of polyurethane bonds.

Die Polymerisation wird in Gegenwart eines flüssigen aromatischen Lösungsmittels durchgeführt. Man kann zwar auch eine Substanzpolymerisation vornehmen; bei dieser treten jedoch Wärmeüberträgungsprobleme auf, welche vermieden werden sollten. Bei Lösungspolymerisationen arbeitet man vorzugsweise mit einer Polymerfeststoffkonzentration von nicht mehr als etwa 15 bis 20 %, um eine leichte Wärmeübertragung und Verarbeitung zu gewährleisten. Die Lösungsmittel für die Monomeren und Polymeren sollen keine sehr labile Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung aufweisen und zumindest nicht in einem merklichen Ausmaß als Kettenabbruchmittel wirken. Vorzugsweise werden als Lösungsmittel bei Raumtemperatur (etwa 25°C) flüssige aromatische Kohlenwasserstoffe verwendet. Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Toluol, die Xylole, die Trimethylbenzole, wie Hemimellitol >(192,3-Trimethylbenzol), Pseudocumol, Mesitylen, Prenitol (19 2,3,4-Tetramethylbenzol), IsodurοΓ, ο-, m- und p-Cymol, Äthylbenzol, n-Propylbenzol, Cumol, 1,2,4- oder 1,3,5-Triäthylbenzol, n-Butylbenzol und andere nieder-alkylsubstituierte Benzolderivate sowie Mischungen davon. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Toluol. Obwohl man auch andere Kohlenwasser stoff lösungsmittel, wie Benzol, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Cyclohexan, Cycloheptan, Cyclooctan oder MischungenThe polymerization is carried out in the presence of a liquid aromatic solvent. It is true that bulk polymerization can also be carried out; with this, however, there are heat transfer problems which should be avoided. In solution polymerizations, it is preferred to operate with a polymer solids concentration of no more than about 15 to 20 percent in order to ensure easy heat transfer and processing. The solvents for the monomers and polymers should not have a very labile carbon-hydrogen bond and at least not act as chain terminators to a noticeable extent. Aromatic hydrocarbons which are liquid at room temperature (about 25 ° C.) are preferably used as the solvent. Examples of such solvents are toluene, the xylenes, the trimethyl benzenes, such hemimellitene> (1 9 2,3-trimethylbenzene), pseudocumene, mesitylene, Prenitol (1 9 2,3,4-tetramethylbenzene), IsodurοΓ, ο-, m- and p-cymene, ethylbenzene, n-propylbenzene, cumene, 1,2,4- or 1,3,5-triethylbenzene, n-butylbenzene and other lower-alkyl-substituted benzene derivatives and mixtures thereof. The preferred solvent is toluene. Although you can also use other hydrocarbon solvents such as benzene, hexane, heptane, octane, nonane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane or mixtures

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davon,verwenden kann, ist deren Einsatz nicht zweckmäßig, da er nicht den gewünschten hohen trans-Anteil ergibt. In Benzol und Paraffinkohlenwasserstoffen erzeugte Polybutadiene haben beispielsweise geringere trans-1,4-Anteile bei Kristallschmelzpunkten unterhalb O0C (gemessen durch Differentialthermoanalyse)„ thereof, can use, their use is not expedient because it does not give the desired high trans content. Polybutadienes produced in benzene and paraffin hydrocarbons, for example, have lower trans-1,4 fractions at crystal melting points below 0 ° C. (measured by differential thermal analysis) "

Die Polymerisation soll natürlich in einem geschlossenen Reaktor (vorzugsweise einem Druckreaktor) durchgeführt werden, welcher mit einem Rührer, einer Heiz- und Kühleinrichtung, einer Einrichtung zum Spülen mit einem Inertgas oder zum Einpumpen eines' solchen."Gases (wie.N2, Ne. oder Ar)zur Durchführung der Polymerisation unter inerten bzw. nichtreaktiven Bedingungen, Einrichtungen für die Zufuhr des Monomeren, des Lösungsmittels und des Katalysators, einer Belüftungseinrichtung, einer Einrichtung zum Austragen des gebildeten Polymeren u.a. ausgestattet ist.The polymerization should of course be carried out in a closed reactor (preferably a pressure reactor) which is equipped with a stirrer, a heating and cooling device, a device for purging with an inert gas or for pumping in such a gas (such as N 2 , Ne . Or Ar) is equipped for carrying out the polymerization under inert or non-reactive conditions, devices for the supply of the monomer, the solvent and the catalyst, an aeration device, a device for discharging the polymer formed, among others.

Nach der Polymerisation kann man den Katalysator durch Zugabe von Wasser, Alkohol oder eines anderen geeigneten Mittels zur Polymerlösung inaktivieren. Nach der Isolierung und Trocknung kann das Polymere mit einem geeigneten Antioxidans v, wie 2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol., versetzt werden. Man kann das Antioxidans'· jedoch auch der Polymerlösung einverleiben, bevor diese vom Lösungsmittel befreit wird.After the polymerization, the catalyst can be inactivated by adding water, alcohol or another suitable agent to the polymer solution. After isolation and drying the polymer can with a suitable antioxidant v, such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol., Are added. However, the antioxidant can also be incorporated into the polymer solution before it is freed from the solvent.

Die nach' dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Polymeren können in derselben Weise wie andere plastische und kautschukartige Polymere abgemischt und gehärtet bzw. vulkanisiert werden. Man kann die Polymeren beispielsweise mit Schwefel oder schwefelliefernden Substanzen, Peroxiden, Ruß, SiO2, TiO29 Sb2O^9 rotem Eisenoxid-(Fe2O3), Phthalocyaninblau oder -grüns Tetramethyl» oder Tetraäthylthiuramdisulfid oder Benzothiazyldisulfid vermischen* Ferner kann man den Polymeren Stabilisatoren, Antioxidantien,The polymers produced by the process according to the invention can be mixed and cured or vulcanized in the same way as other plastic and rubber-like polymers. Can be the polymers for example with sulfur or sulfur-donating substances, peroxides, carbon black, SiO 2, TiO 29 Sb 2 mix O ^ 9 red iron oxide (Fe 2 O 3), phthalocyanine blue or green s tetramethyl "or tetraethylthiuram disulfide or benzothiazyl disulfide * Further, the polymers are stabilizers, antioxidants,

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UV-Absorber und andere abbauverhindernde Mittel einverleiben. Schließlich können die Polymeren mit anderen Polymeren, wie Naturkautschuk, Butylkautschuk, Butadien/Styrol/ Acrylnitril-Terpolymeren, Polychloropren, SBR-Kautschuk oder Polyurethanelastomeren, vermischt werden.Incorporate UV absorbers and other anti-degradation agents. Finally, the polymers can be combined with other polymers, such as natural rubber, butyl rubber, butadiene / styrene / Acrylonitrile terpolymers, polychloroprene, SBR rubber or polyurethane elastomers.

Die erfindungsgemäß hergestellten Polymeren können zur Herstellung von Schutzüberzügen für Textilien, Karosserie- und Motorlagern für Automobile, Dichtungen, Laufflächen und Karkassen für Reifen, Treibriemen, Schläuchen, Schuhsohlen und Isolierungen für elektrische Drähte und Kabel sowie als Weichmacher und polymere Füllstoffe für andere Kunststoffe und Kautschuke verwendet werden. Mit hohen Schwefelanteilen, können Hartgummiprodukte erzeugt werden.The polymers produced according to the invention can be used to produce protective coatings for textiles, bodywork and engine mounts for automobiles, seals, treads and carcasses for tires, drive belts, hoses, shoe soles and insulation for electrical wires and cables as well as plasticizers and polymeric fillers for other plastics and rubbers. With high Sulfur content, hard rubber products can be produced.

Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.The following examples are intended to explain the invention in more detail. but without restricting them.

Beispiel 1example 1

Herstellung von Bariumverbindungen Versuch 1Production of barium compounds Experiment 1

75,4 Milliäquivalente ('5,18 g) Bariummetall werden mit 500 ml Monomethylamin, welches 7,55 Milliäquivalente destilliertes "Wasser enthält, versetzt. Das handelsübliche Monomethylamin wurde zuerst von einer Natriummetalldispersion abdestilliert. Man kühlt das Reaktionsgemisch unter kräftigem Rühren auf -7Ö°C ab, wobei es eine tiefblaue Par- :.- " ■ be annimmt. Etwa 10% des verfügbaren Bariums setzen sich mit Wasser um. Man speist in den Barium, Wasser und Methylamin enthaltenden Reaktor allmählich eine 3-molare Benzollösung von 69,4 Milliäquivalenten wasserfreiem tert.-Butanol ein. Dabei ändert sich die blaue Farbe sofort, und es75.4 milliequivalents (5.18 g) of barium metal are mixed with 500 ml of monomethylamine containing 7.55 milliequivalents of distilled water. The commercial monomethylamine was first distilled off from a sodium metal dispersion. The reaction mixture is cooled to -708 with vigorous stirring ° C, whereby it assumes a deep blue Par-: .- "■ be. About 10 % of the available barium reacts with water. A 3 molar benzene solution of 69.4 milliequivalents of anhydrous tert-butanol is gradually fed into the reactor containing barium, water and methylamine. In doing so, the blue color changes immediately, and so does it

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entsteht eine graue Suspension. Das Produkt wird durch Entspannungs- bzw. Flash-Destillation.des Monomethylamins gewonnen. Man erhält 10,31 g eines grau-weißen Pulvers. Etwa 98 % des gesamten Bariummetalls wurden in Bariumsalze umgewandelt.a gray suspension is created. The product is obtained by relaxation or flash distillation of the monomethylamine. 10.31 g of a gray-white powder are obtained. About 98 % of all barium metal was converted to barium salts.

Man stellt eine Lösung des Bariumkatalysators durch.Zugabe von 680 g viasserfreiem Toluol her.. Der- Anteil der löslichen Bariumsalze beträgt 55 % des Gesamtprodukts. Die Gesamtalkalinität einer hydrolysieren Teilmenge der klaren, farblosen Lösung beträgt O,0572 Mi 11!äquivalente OH pro g oder 0,8 Gew.-% Bariumsalze.A solution of the barium catalyst is prepared by adding 680 g of water-free toluene .. The proportion of soluble barium salts is 55 % of the total product. The total alkalinity of a hydrolyzed portion of the clear, colorless solution is 0.0572 Mi 11! Equivalent OH per g or 0.8% by weight of barium salts.

Man stellt weitere, ähnliche Präparate unter Verwendung unterschiedlicher Wasseranteile' her;. die betreffenden Versuche werden als Versuch 1A, 1B und 1C bezeichnet.Other, similar preparations are made using different proportions of water. the trials concerned are designated as Trial 1A, 1B and 1C.

Versuch 2Attempt 2

Es wird Barium-tert.-butylat in Gegenwart von Methanol und tert.-Butanol in destilliertem Methylamin hergestellt. Das Verfahren entspricht jenem des Versuchs 1, außer daß wasserfreies Methanol an Stelle von Wasser verwendet wird.It is barium tert-butoxide in the presence of methanol and tert-butanol produced in distilled methylamine. That Procedure corresponds to that of experiment 1, except that anhydrous Methanol is used in place of water.

81,4 Milliäquivalente Bariummetall werden mit 500 ml Monomethylamin, welches durch Flash-Destillation von Natrium abdestilliert·5.wurde, versetzt. Dann speist man in den Reaktor eine Lösung von 74,2 Milliäquivalenten wasserfreiem tert.-Butanol und 9,2 Milliäquivalenten Methanol ein. Die blaue Farbe der Lösung ändert sich sofort, und es entsteht eine graue Suspension. Nach der Abtrennung des Monomethylamins erhält man 11,58 g eines grau-weißen Pulvers. Die Gesamtalkalinität der klaren, farblosen Toluollösung beträgt 0,104 Milliäquivalente/g (1,45 Gew.-% lösliche Bariumsalze). 81.4 milliequivalents barium metal are mixed with 500 ml of monomethylamine, which is distilled off by flash distillation of sodium · 5 .wurde offset. A solution of 74.2 milliequivalents of anhydrous tert-butanol and 9.2 milliequivalents of methanol is then fed into the reactor. The blue color of the solution changes instantly, giving a gray suspension. After the monomethylamine has been separated off, 11.58 g of a gray-white powder are obtained. The total alkalinity of the clear, colorless toluene solution is 0.104 milliequivalents / g (1.45% by weight soluble barium salts).

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Versuch 3Attempt 3

Man stellt Barium-tert.-Butylat in handelsüblichem Monomethylamin her. 72,8 Milliäquivalente Bariummetall werden mit 500 ml handelsüblichem Monomethylamin, welches in der Dampfform von einem das verflüssigte Gas enthaltenden Zylinder abgezogen wurde, versetzt.Barium tert-butoxide is placed in commercially available monomethylamine here. 72.8 milliequivalents of barium metal will be with 500 ml of commercially available monomethylamine, which is in the vapor form from a cylinder containing the liquefied gas was withdrawn, added.

Die Lösungsfarbe des Bariums im handelsüblichen Methylamin ist ein helles, gräuliches Blau. Man versetzt die Lösung mit einem Gemisch von 80,9 Milliäquivalenten tert.-Butanol I in Benzol. Man erhält 10,47 g Bariumsalze, was einer quantitativen Umwandlung des Metalls zu Bariumsalzen von Methanol, Wasser und tert.-Butanol entspricht (vgl. Tabelle I).The solution color of the barium in commercially available methylamine is a light, greyish blue. The solution is added with a mixture of 80.9 milliequivalents of tert-butanol I in benzene. 10.47 g of barium salts are obtained, which indicates a quantitative conversion of the metal to barium salts of methanol, Corresponds to water and tert-butanol (see Table I).

Die Gesamtalkalinität einer Lösung dieses Salzes in Toluol beträgt 0,088 Milliäquivalente/g.The total alkalinity of a solution of this salt in toluene is 0.088 milliequivalents / g.

Handelsübliches Methylamin, wie es von Matheson Gas Products geliefert wird, wird aus Methanol und Ammoniak hergestellt; vgl. "Matheson Gas Data Book" (1966), Seite 192. Die geprüfte Reinheit der flüssigen Phase beträgt 98 %. Nach den Angaben des Herstellers sind die Hauptverunreinigungen im flüssigen Methylamin Wasser (0,8 %) sowie Di- und Trimethylamine 1,4 %)', vgl. "Matheson Gas Data Book" (1966), Seite 353. Das Handelsprodukt enthält jedoch außerdem etwas Methanol. Wenn Barium in handelsüblichem Methylamin gelöst wird, kommt es zu einer Umsetzung mit Methanol und Wasser. Die IR-Spektren der Bariumsalze (in Form von frfujol-Mull) zeigenCommercial methylamine, as supplied by Matheson Gas Products, is made from methanol and ammonia; see "Matheson Gas Data Book" (1966), page 192. The tested purity of the liquid phase is 98 %. According to the manufacturer's information, the main impurities in the liquid methylamine are water (0.8 %) and di- and trimethylamines 1.4 %) ', see "Matheson Gas Data Book" (1966), page 353. However, the commercial product also contains some methanol. When barium is dissolved in commercially available methylamine, it reacts with methanol and water. Show the IR spectra of the barium salts (in the form of frfujol gauze)

—1 —1—1 —1

starke Absorptionsbanden bei 1065 cm bzw. 3580 cm für die Kohlenstoff-Sauerstoff- bzw. Sauerstoff-Wasserstoff-Streckfrequenzen der Methylat- bzw. Hydroxylgruppe.strong absorption bands at 1065 cm and 3580 cm for the carbon-oxygen or oxygen-hydrogen stretching frequencies the methylate or hydroxyl group.

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Versuch 4Attempt 4

Man stellt Barium-tert.-butylat in wasserfreiem Benzol aus tert.-Butanol und einem Überschuß von Bariummetallfeilspänen her. 25,03 Milliäquivalente tert.-Butanol werden in ein Gemisch von 72,5 Mill!äquivalenten Bariummetall und 283 g Benzol eingetragen. Man rührt den Ansatz 10 Tage kräftig bei 700C. Die danach erzielte Ausbeute an Bariumtert . -butylat errechnet sich aufgrund des tert.-Butanolgehalts des gewonnenen Produkts mit 3,38 g (94 %), Die Gesamtalkalinität der Benzollösung des Barium-tert.-butylats beträgt 0,0114 Milliäquivalente/g. Ein IR-Spektrum eines Nujol-Mulls des Produkts zeigt lediglich die Absorptionen des tert.-Butyläts.Barium tert-butoxide is produced in anhydrous benzene from tert-butanol and an excess of barium metal filings. 25.03 milliequivalents of tert-butanol are added to a mixture of 72.5 milliequivalents of barium metal and 283 g of benzene. The mixture is stirred vigorously 10 days at 70 0 C. The obtained yield of Bariumtert thereafter. -butoxide is calculated on the basis of the tert-butanol content of the product obtained as 3.38 g (94 %). The total alkalinity of the benzene solution of the barium tert-butoxide is 0.0114 milliequivalents / g. An IR spectrum of a Nujol mull of the product shows only the absorptions of the tert-butyl ether.

Die Herstellung der Bariumsalze bei den Versuchen*1 bis 4 erfolgt in einer Argonatmosphäre oder im Vakuum. Die Zusammensetzung der in den Versuchen 1 bis 4 erzeugten löslichen Bariumsalze geht aus Tabelle I hervor. Die Gesamtalkalinität wird durch acidimetrische Titration mit Standard-Salzsäure (0,1 n) bestimmt. Die Alkoholgehalte werden durch Gas-Flüssig-Chromatographie unter Anwendung der inneren Standardmethode und Empfindlichkeitsfaktoren für den Flammenionisationsdetektor gemessen. Der Hydroxylionengehalt errechnet sich als Differenz zwischen der Gesamtalkalinität und den Gesamtalkoxidgehalten. Das erfindungsgemäß verwendete Bariummetall besitzt einen Reinheitsgrad von 99,5 bis 99»7 % (die Hauptverunreinigungen sind Sr und Ca, in geringerem Maße sind Al, Fe, Mg, Mn, Si, Zn und Na als Verunreinigungen vorhanden). Die erfindungsgemäßen Bariumsalze können bis etwa 0,5 Gew.-^gebundenen Stickstoff (bezogen auf das gesamte Salz unter Einschluß der flüssigen und festen Phase) vom Amin-Lösungsmittel [wie als'1, (CH^NH)2Ba]] enthalten, welches im Anschluß an die den' Katalysator liefernde Umsetzung nicht ganz durch Destilla-The barium salts in experiments * 1 to 4 are produced in an argon atmosphere or in a vacuum. The composition of the soluble barium salts produced in experiments 1 to 4 is shown in Table I. The total alkalinity is determined by acidimetric titration with standard hydrochloric acid (0.1N). The alcohol levels are measured by gas-liquid chromatography using the standard internal method and sensitivity factors for the flame ionization detector. The hydroxyl ion content is calculated as the difference between the total alkalinity and the total alkoxide content. The barium metal used according to the invention has a purity of 99.5 to 99 »7 % (the main impurities are Sr and Ca, Al, Fe, Mg, Mn, Si, Zn and Na are present as impurities to a lesser extent). The barium salts according to the invention can contain up to about 0.5% by weight of bound nitrogen (based on the total salt including the liquid and solid phase) from the amine solvent [such as' 1 , (CH ^ NH) 2 Ba]], which, following the reaction which provides the catalyst, is not entirely due to distillation

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GT-871-.F JC GT-871-.F JC

tion u,a, entfernt worden ,ist. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Komplex aus n-Butyllithium und Ba(CH^NH)2, welcher etwas freies Ba enthält, ein Polymeres mit einer Mikrostruktur und ähnlichen Eigenschaften wie beim Polymerisationsversuch Nr. 10 ergibt.tion u, a, has been removed. It should be noted that a complex of n-butyllithium and Ba (CH ^ NH) 2 , which contains some free Ba, gives a polymer with a microstructure and properties similar to those of Polymerization Experiment No. 10.

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Tabelle ITable I. Zusammensetzung" der in aromatischen Kohlenwasserstoffen gelösten BariumsalzeComposition "of the barium salts dissolved in aromatic hydrocarbons

σ> ο coσ> ο co

Zusammensetzung der Lösungsphase (Milliäquivalente/g Lösung)Composition of the solution phase (milliequivalents / g solution)

Zusammensetzung des Bariumsalzes, J/iol-% Composition of the barium salt, J / iol-%

Ver
such
Nr.
Ver
search
No.
Gesamt-
alkali-
nität
Total-
alkali-
nity
tert.-
Butylat
tert.-
Butylate
MethylatMethylate Hydroxidhydroxide tert.-
Butylat
tert.-
Butylate
MethylatMethylate Hydroxidhydroxide
11 0,057 *)0.057 *) 0,0520.052 00 0,0050.005 9191 OO "9"9 22 0,10450.1045 0,09480.0948 0,0080.008 00 9292 88th 00 33 0,08830.0883 0,07730.0773 0,0020.002 0,0090.009 8888 . 2. 2 1010 4 ■4 ■ 0,01140.0114 0,01190.0119 00 00 100100 00 00 1A1A 0,0280.028 0,02730.0273 00 0,00070.0007 97,597.5 OO 2,52.5 1B1B 0,0360.036 0,03420.0342 00 0,00180.0018 9595 OO 5,05.0 1C1C 0,0463**)0.0463 **) 0,03630.0363 00 0,0100.010 7777 • 0• 0 23,023.0

Keine offensichtliche Konzentrationsänderung nach 3 Monaten. Nach 1 Monat Stehen beträgt der ursprüngliche Wert 0,090.No apparent change in concentration after 3 months. After 1 month of standing, the original value is 0.090.

ho σ> co ο cnho σ> co ο cn

GT-871-FGT-871-F

Beispiel 2Example 2

Man führt Butadien-1,3-Pölymerisationen unter Verwendung von Argon als Schutzgas in mit einer Butylgummidichtung verschlossenen 0,35 1-Glasflaschen durch. Die Lösungsmittel und Monomeren werden gereinigt,. indem man sie durch 5 A '-Molekularsiebe hindurchleitet. Das n-Butyllithium wird in Form einer 1,6 η Hexanlösung von Föote Mineral Co. erhalten und mit Benzol bis auf eine Konzentration von 0,2 Milliäquivalenten Organolithiumverbindung (carbonlithium) pro g verdünnt. Der Organo Irithi-um^eiialt ■··.- ■ j ti" ■ wird durch Reduktion von Vanadiumpentoxid bestimmt; vgl. P. F. Collins, C. ¥. Kamienski, D. L. Esmay. und R. B. " Ellestad, Anal. Chem. 33, (1961),' Seite 468.1,3-butadiene polymerizations are carried out using argon as protective gas in 0.35 l glass bottles closed with a butyl rubber seal. The solvents and monomers are cleaned. by passing them through 5 A 'molecular sieves. The n-butyllithium is obtained in the form of a 1.6 η hexane solution from Föote Mineral Co. and is diluted with benzene to a concentration of 0.2 milliequivalents organolithium compound (carbonlithium) per g. The organo Irithi-um ^ eiialt ■ ·· .- ■ j ti "■ is determined by the reduction of vanadium pentoxide; cf. PF Collins, C. ¥. Kamienski, DL Esmay. And RB" Ellestad, Anal. Chem. 33, (1961), 'p. 468.

Bei der Beschickung der Polymerisationsflasche gibt man zunächst das Lösungsmittel, dann das n-Butyllithium, hierauf das Bariumsalz (.sämtlich mit Hilfe einer Spritze) und schließlich das Monomere (über ein Übertragungsrohr bzw. eine Schleuse) ein. Die eingespeiste n-Butyllithiummenge ist genügend groß, daß die im Lösungsmittel und in der Polymerisationsflasche befindlichen Säurenverunreinigungen neutralisiert (beseitigt) werden und daß zusätzlich die berechnete Menge für die Polymerisationsinitiierung vorhanden ist ,,(vgl. die US-PS 3 324 191, Spalte 2, Zeilen 1 bis 5). 'When loading the polymerization bottle, first the solvent, then the n-butyllithium, is added to it the barium salt (all with the help of a syringe) and finally the monomer (via a transfer tube or a lock). The amount of n-butyllithium fed is sufficiently large that the in the solvent and in the Polymerization bottle located acid impurities are neutralized (removed) and that in addition the calculated amount for polymerization initiation is present (see US Pat. No. 3,324,191, column 2, lines 1 to 5). '

Etwa 20 g Butadien werden in 170 ml Toluol bei 300C mit etwa 0,66 Millimol n-Butyllithium und etwa 0,33 Millimol Bariumsalzen polymerisiert. Tabelle II zeigt den prozentualen Umwandlungsgrad und die Molekülstruktuf von > Polybutadienen, welche mit den gemäß den vorstehend beschriebenen Versuchen erzeugten Bariumsalzen bzw.. mit n-Butyllithium allein (in Abwesenheit von Bariumsalzen) erzeugt wurden. ■·About 20 g of butadiene are polymerized in 170 ml of toluene at 30 ° C. with about 0.66 millimoles of n-butyllithium and about 0.33 millimoles of barium salts. Table II shows the percentage degree of conversion and the molecular structure of> polybutadienes which were produced with the barium salts produced according to the experiments described above or with n-butyllithium alone (in the absence of barium salts). ■ ·

+) "Citrate"+) "Citrate"

- 27 - :- 27 -:

609882/1187609882/1187

' · Tabelle II ' Table II

Auswirkung der Zusammensetzung des Bariumsalzes auf die MoIe-Effect of the composition of the barium salt on the MoIe-

külstruktur des Polybutadiens The structural structure of the polybutadiene

II. PolyPoly HerstelManuf Molverhältni sMolar ratio s Umwand-Conversion % Dienstruktur % Diene structure Vinylvinyl MaximaMaxima ω»ω » I
ivi
I.
ivi
merimeri lung desment of the Ba2+ZLi+ *)Ba 2+ ZLi + *) lungs-lung transtrans ler Kriler Kri .dl/g.dl / g
oooo sations-station Bariumbarium grau f /ο
(Std.)
gray f / ο
(Hours.)
77th stall-barn-
II. Vox OUOll
Nr.
Vox OUOll
No.
salzes
(Versuch
Nr.)
salt
(Attempt
No.)
nur Butyl-butyl only 5555 scnmexz—
Ounkt, oc ·
scnmexz—
Ounkt, oc
0,450.45
CD
O
CD
O
lithiumlithium 100 ( 9)100 (9) 88th
COCO 1010 > S mm > S mm 0,45·0.45 7878 99 nicht festnot fixed 4,204.20 CDCD 0,46 :0.46: 95 (27>95 (27> 64 64 99 gestelltposed 1,471.47 CD
ts>
CD
ts>
1111 11 0,45 !0.45! 89 (67)89 (67) 7373 99 29, 3529, 35 4,354.35
■-«.■ - «. 1212th 22 0,490.49 84 (21)84 (21) 6666 77th -8-8th 1,321.32 kk 1313th 33 0,52 :0.52: 84 (21)84 (21) 7676 77th 28, 3828, 38 5,225.22 CO
CO
1414th 44th 0,510.51 100 (72)100 (72) 7676 2020th -4-4 6,676.67
1515th 1A1A 0,47 J0.47 y 100 (72)100 (72) 6060 24, 3324, 33 nichtnot 1616 1B1B ! 1! 1 21 (66)21 (66) 23, 31 .23, 31. gerne slike s 1717th 1C1C : 1: 1 -24, 46-24, 46 sen,sen, ! 1! 1 KautChews \ 1 \ 1 schukschuk : 1: 1 : 1: 1 : 1: 1

Das für die Polymerisation zur Verfügung stehende aktive Molverhältnis der gesamten Bariumionen zur Organolithiumverbindung (Kohlenstoff-Lithium) (Ba^+/Li ); die für die Neutralisation bzw. Titration erforderliche Organolithiumverbindung ist dabei nicht berücksichtigt.The active molar ratio of the total barium ions to the organolithium compound (carbon-lithium) (Ba ^ + / Li) available for the polymerization; the organolithium compound required for neutralization or titration is not taken into account.

Q
oo
Q
oo

N) CD CO O cn CD CJON) CD CO O cn CD CJO

Das Molverhältnis der Bariumsalze zum n-Butyllithium basiert auf der Gesamtalkalinität der löslichen Bariumsalze und der Konzentration der Organolithiumverbindung, gemessen nach der oxidimetrischen Methode auf der Grundlage von Vanadiumpentoxid; vgl. Anal. Chem. 33, (1961), Seite 468 (a.a.O.). . ·The molar ratio of the barium salts to the n-butyllithium is based on the total alkalinity of the soluble barium salts and the concentration of the organolithium compound measured by the oxidimetric method on the basis of vanadium pentoxide; see Anal. Chem. 33, (1961), p. 468 (loc. Cit.). . ·

Die Copolymerzusammensetzüng und prozentuale Polybutadienmikrostruktur werden durch IR-Analyse bestimmt. Die Bestimmung des trans-1,4-Anteils bzw. Vinylgehalts erfolgt aus den Absorptionsbanden, bei 967 cm" bzw. 905. cm" . Der cis-1,4-Anteil errechnet, sich wie folgt: 100 % - (% trans-1,4-Anteil + % Vinylgehalt)* Die grundmolaren Viskositätszahlen \jiJi werden in Benzol bei 25°C (0,3 g Polymeres in 100 ml Benzol) bestimmt. Sämtliche thermischen Übergänge bestimmt man durch Differentialthermoanalyse bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 20°C/min beginnend bei etwa -170°C. .···'.The copolymer composition and percent polybutadiene microstructure are determined by IR analysis. The trans-1,4-proportion or vinyl content is determined from the absorption bands at 967 cm "and 905 cm". The cis-1,4-fraction is calculated as follows: 100 % - (% trans-1,4-fraction + % vinyl content) * The intrinsic molar viscosity numbers are calculated in benzene at 25 ° C (0.3 g of polymer in 100 ml benzene). All thermal transitions are determined by differential thermal analysis at a heating rate of 20 ° C / min, starting at about -170 ° C. . ··· '.

Gemäß den thermischen Übergangsmessungen entstehen nur bei den Polymerisationen mit n-Butyllithium und.das Hydroxylanion enthaltenden Bariumsalzen (Versuche 11, 13, 15 und 16) Polybutadiene mit Kristallschmelzpunkten nahe Raumtemperatur. Die Anregung des Butadiens mit n-Butyllithium und reinem Barium-tert.-butylat (Versuch 14) oder mit das Methylation enthaltendem Barium-tert.-butylat (Versuch 12) eignet sich nicht zur Erzeugung kristalliner Polybutadiene. Die Molekülstrukturen der mit n-Butyllithium und den gemäß Versuch 11 und Versuch 13 erzeugten Bariumsalzen hergestellten Polybutadiene sind praktisch identisch. In jedem Falle enthält das Bariumsalz das Hydroxylion. Die in das gemäß Versuch 13 erzeugte Bariumsalz eingebaute geringe Methylatmenge (2 Mol-50 beeinflußt die Struktur offensichtlich nicht. Mit Butyllithium und Barium-tert.-butylat/Bariumhydroxid hergestellte Polybutadiene sind sehr zähe, elastische Materialien, welche leicht Folien bzw. Filme erge-According to the thermal transition measurements, only the polymerizations with n-butyllithium and the hydroxyl anion are formed containing barium salts (experiments 11, 13, 15 and 16) polybutadienes with crystal melting points near room temperature. The excitation of butadiene with n-butyllithium and pure barium tert-butoxide (experiment 14) or with the Barium tert-butoxide containing methylate ion (experiment 12) is not suitable for the production of crystalline polybutadienes. The molecular structures of those produced with n-butyllithium and the barium salts produced according to Experiment 11 and Experiment 13 Polybutadienes are practically identical. In each case the barium salt contains the hydroxyl ion. The in accordance with Run 13 produced a small amount of incorporated methylate barium salt (2 mol-50 apparently affects the structure not. With butyllithium and barium tert-butoxide / barium hydroxide Polybutadienes are very tough, elastic materials, which easily make foils or films.

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60 9 8 82/118760 9 8 82/1187

ben. Im Vergleich dazu stellen die mit entsprechenden Konzentrationen von n-Bütyllithium in Gegenwart von reinem Barium-terte-butylat oder Barium-tert„-butylat und Bariuinmethylat erzeugten Polymeren niedrigviskose Materialien dar. Die Polybutadiene mit hohem Molekulargewicht besitzen einen verringerten kalten Fluß, vermutlich zufolge ihrer breiten Molekulargewichtsverteilung (bestimmt durch GelpermeationsChromatographie bzw. GPC)0 ben. In comparison, provide with corresponding concentrations of n-Bütyllithium in the presence of pure barium tert-butoxide or barium e-tert-butoxide "and Bariuinmethylat generated polymer materials with low viscosity. The polybutadienes having high molecular weight have a reduced cold flow, presumably, according to their broad molecular weight distribution (determined by gel permeation chromatography or GPC) 0

Tabelle I zeigt, daß Hydroxid-Salze die Löslichkeit von Barium-tert.-butylat in aromatischen Lösungsmitteln ebenso wie Methoxid-Salze erhöhen. Aus Tabelle II geht qedoch hervor, daß das Hydroxylion dazu befähigt ist, den trans-1,4-Anteil des Polybutadiens zu erhöhen, wodurch ein kristallines Polymeres mit hohem Molekulargewicht erhalten wird.Table I shows that hydroxide salts reduce the solubility of Barium tert-butoxide in aromatic solvents as well as methoxide salts increase. However, it can be seen from Table II show that the hydroxyl ion is capable of the trans-1,4-portion of polybutadiene, thereby obtaining a crystalline high molecular weight polymer will.

Das Barium-tert.-butylat-hydroxid-Salz kann zwar einen sehr geringen molaren Anteil des Bariummethylat-Salzes (oder Methylatsalzanteil), welcher geringer als der Hydroxidanteil ist, enthalten; dies ist jedoch nicht besonders zweckmäßig.The barium tert-butoxide hydroxide salt can indeed be a very low molar proportion of the barium methylate salt (or methylate salt), which is less than the Hydroxide portion is included; however, this is not particularly useful.

Es wurde gefunden, daß das Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) der mit dem Komplex aus n-Butyllithium und den Bariumsalzen erzeugten Polymeren dem Verhältnis des Gewichts des gebildeten Polymeren zu den Molen Butyllithium entspricht. Das Molverhältnis Ua/Ü basiert ,auf dem:'Verhältnis -der· Mole der G-esamtalkalinität der■löslichen Bariumsalze (die Hälfte der Milliäquivalente der titrierbaren Base) zu den Molen der Organolithiumverbindung. Die prozentuale Umwandlung errechnet sich aus den Gesamtfeststoffen nach Beseitigung des Lösungsmittels und nicht-umgesetzten Monomeren durch Flash-Destillation. Eine Wiederholung des Polymerisationsversuches Nr. 12? mit einem Bariumsalz, welches unter Verwendung von tert.-ButanolThe number average molecular weight was found to be that with the complex of n-butyllithium and the barium salts produced polymers in the ratio of the weight of the polymer produced to the moles Butyllithium corresponds. The molar ratio Ua / Ü is based on the: 'ratio -of · moles of total alkalinity of the · soluble Barium salts (half the milliequivalents of the titratable base) to the moles of the organolithium compound. the percent conversion is calculated from total solids after removal of solvent and unreacted Monomers by flash distillation. A repetition of the polymerization experiment No. 12? with a Barium salt, which is made using tert-butanol

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und tert.-Amylalkohol an Stelle von Methanol (Versuch 2) erzeugt "wurde, ergibt ähnliche Resultate«and tert-amyl alcohol was produced instead of methanol (Experiment 2) "gives similar results"

Eine Polymerisation des in diesem Beispiel beschriebenen Typs, bei welcher n-Butyllithium und ein physikalisches Gemisch von getrennt hergestelltem Ba('tert.-butylat)p und Ba(OH)2 in einem Molverhältnis Ba+2/Li+ von etwa 0,5 : 1 verwendet wird, ergibt ein Polybutadien mit niedrigem Molekulargewicht und geringem traris-Anteil (vgl. TabelleA polymerization of the type described in this example, in which n-butyllithium and a physical mixture of separately prepared Ba ('tert-butoxide) p and Ba (OH) 2 in a molar ratio Ba + 2 / Li + of about 0.5 : 1 is used, results in a polybutadiene with a low molecular weight and a low proportion of traris (see table

ix). ■.-■■·■-. ■ix). ■ .- ■■ · ■ -. ■

Beispiel 3Example 3

Dieses Beispiel· erläutert die Brauchbarkeit der in den Versuchen 1 und 3 beschriebenen Bariumsalze für die Herstellung von kristallisierbaren Copolymeren von Butadien mit Styrol und Isopren, welche Polybutadiensegmente mit hohem trans-Anteil bei statistischer Comorioinersequenz bzw. -verteilung aufweisen,. Die Polymerisationsbedingungen entsprechen jenen von Beispiel 2. Das Styrol und Isopren werden unmittelbar nach dem Butadien eingespeist.This example explains the usefulness of the tests 1 and 3 described barium salts for the preparation of crystallizable copolymers of butadiene with Styrene and isoprene, which are polybutadiene segments with a high trans content with a statistical comorino sequence or distribution exhibit,. The polymerization conditions correspond those of Example 2. The styrene and isoprene are fed immediately after the butadiene.

Die Comonomerverteilung der erfindungsgemäß hergestellten SBR-Kautschuke ist statistisch, wie Kernresonanzmessungen, Untersuchungen des· oxidativen Abbaus mit Osmiumtetroxid und tert.-Butylhydroperoxid sowie die Bestimmung der Einfriertemperatur durch Differentialthermoanalyse zeigen.The comonomer distribution of the SBR rubbers produced according to the invention is statistical, such as nuclear magnetic resonance measurements, Investigations of the oxidative degradation with osmium tetroxide and tert-butyl hydroperoxide as well as the determination of the freezing temperature show by differential thermal analysis.

Tabelle III zeigt die Ergebnisse.Table III shows the results.

- 31 -- 31 -

609882/1 187609882/1 187

CD
O
CD
OO
CO
CD
O
CD
OO
CO

Molekülstruktur vonMolecular structure of Gebun
denes
Comono-
meres
(Gev.-%)
Bound
denes
Comono-
meres
(Gev .-%)
Tabelle IIITable III Herstel
lung des
Barium
salzes
nach Ver-
such-Nr.
Manuf
ment of the
barium
salt
after
search no.
StyrolStyrene Vinylvinyl und Isoprenand isoprene 3,103.10 Molver-
hältnis
Ba2VLi+
■X·*·)
Molver
ratio
Ba 2 VLi +
■ X * *)
ωω
Comono-
meres
Comono-
meres
55 11 % Butadien-
mikro struktur
% Butadiene
micro structure
88th Maximaler
Kristall
schmelz
punkt , 0C
Maximum
crystal
melt
point, 0 C
2,182.18 0,480.48 71-F71-F
PoIy-
meri-
sations-
versuch-
Nr.
Poly-
meri-
station
attempt-
No.
StyrolStyrene 1515th Copolymeren von Butadien mitCopolymers of butadiene with 11 transtrans 88th 1313th 0,680.68 0,510.51
2020th StyrolStyrene 2525th g Gesamt-
monomere
pro mMol
n-BuLi *)
g total
monomers
per mmol
n-BuLi *)
33 7676 1111 -6-6 4,404.40 0,880.88
2121 StyrolStyrene 55 31,031.0 33 7171 88th nicht
festge
stellt
not
fixed
represents
4,724.72 0,510.51
22
I
OJ
22nd
I.
OJ
IsoprenIsoprene 1111 36,236.2 11 7171 88th 3434 3,163.16 0,460.46 A-A-
ι 23ι 23 IsoprenIsoprene 1010 73,973.9 11 7777 1010 33 0,500.50 CwCw 2424 IsoprenIsoprene 32,432.4 7777 -1-1 2525th 36,536.5 7575 38,838.8

n-Butyllithiumn-butyllithium

vgl. die Fußnote in Tabelle II.see the footnote in Table II.

CD CO OCD CO O

cn cn cocn cn co

Tabelle III zeigt, daß SBR-Copolymere mit einem Styrolgehalt. von etwa 5 % Kristallschmelzpunkte bei oder wenig unterhalb Raumtemperatur aufweiseneGeringfügig unter Raumtemperatur liegende Schmelzpunkte sind von Vorteil. Bei der Verformung. Null .liegt das Material bei Raumtemperatur im amorphen. Zustand vor. Bei der· Dehnung erfolgt eine spannungsbedingte Kristallisation, wenn der Schmelzpunkt der Kristallite ansteigt. Die Gegenwart von Kristalliten. im,verformten Kautschuk führt zur Erhöhung seiner Grün— festigkeit und Klebrigkeit .(Haftvermögen). Beide Eigenschaften sind günstig für die Reifenerzeugung und stellen charakteristische Merkmale der erfindungsgemäßen Polybutadienkautschuke mit. hohem trans-Anteil dar.Table III shows that SBR copolymers with a styrene content. of about 5 % have crystal melting points at or slightly below room temperature e Melting points slightly below room temperature are advantageous. When deforming. The material lies in the amorphous at room temperature. State before. During elongation, stress-related crystallization occurs when the melting point of the crystallites increases. The presence of crystallites. In, deformed rubber leads to an increase in its green strength and tackiness (adhesion). Both properties are favorable for tire production and provide characteristic features of the polybutadiene rubbers according to the invention. high trans content.

Der Kristallschmelzpunkt der Polybutadiencopolymeren mit hohem trans-Anteil nimmt mit steigendem Comonomergehalt nach der Gleichung von Flory für die Schmelzpunktsdepression ab; vgl. P. J. Flory·, "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press, Ithaca, N. Y., (1953), Seite 563»The crystalline melting point of the polybutadiene copolymers with a high trans content increases with increasing comonomer content according to Flory's equation for melting point depression away; see P. J. Flory, "Principles of Polymer Chemistry", Cornell University Press, Ithaca, N.Y., (1953), page 563 »

Nach der Gleichung von Flory soll das einen hohen trans-Anteil aufweisende Copolymere mit 5 % Styrol einen Schmelzpunkt von 17 C aufweisen. Die Differentialthermoanalyse ergibt einen Schmelzpunkt von 130C. Die Schmelzpunktswerte und die Intensitäten der Schmelzendothermie. nehmen mit ansteigendem Styrolgehalt jeweils ab, bis bei einem Styrolanteil von 25 % bei der Differentialthermoanalyse kein Schmelzübergang festgestellt wird. ·According to Flory's equation, the high trans content copolymer with 5 % styrene should have a melting point of 17 ° C. The differential thermal analysis gives a melting point of 13 ° C. The melting point values and the intensities of the melting endotherm. decrease with increasing styrene content until no melt transition is found in the differential thermal analysis at a styrene content of 25 %. ·

Beispiel 4Example 4

Es werden mehrere Versuche unter Anwendung unterschiedlicher Molverhältnisse der Bariumsalze zum n-Butyllithium durchgeführt. Als Polymerisationsinitiator dient n-Butyl-There are several attempts using different molar ratios of the barium salts to n-butyllithium carried out. N-Butyl-

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6 0 9 8 8 2/11876 0 9 8 8 2/1187

lithium; die Bariumsalze werden unter Verwendung von tert.-Butanol und V/asser gemäß Versuch. 1 erzeugt. Die Polymerisationsbeschickung entspricht jener von Beispiel 2. Tabelle IV zeigt die Resultate.lithium; the barium salts are made using tert-butanol and water according to experiment. 1 generated. The polymerization charge corresponds to that of Example 2. Table IV shows the results.

6 0 9 8 8 2/1 1 876 0 9 8 8 2/1 1 87

Tabelle IVTable IV

Einfluß des Molverhältnisses der Bariumsalze zum n-Butyllithium auf
die Mikrostruktur des Polybutadiens
Influence of the molar ratio of the barium salts to the n-butyllithium
the microstructure of polybutadiene

tt PolymeriPolymeri Katalysatorcatalyst 00 MolverhältnisMolar ratio : 1: 1 I
VjJ
I.
Previous year
sations-station (Millimol)(Millimoles) 0,170.17 Ba2VLi+ -X-)Ba 2 VLi + -X-) ; 1; 1
. VJl. VJl versucn—
Nr.
try—
No.
BuLi BariumsalzeBuLi barium salts 0,260.26 00 ; 1; 1
II. 3030th 0,760.76 0,330.33 0,240.24 : 1: 1 CD.
O
CD.
O
3131 ■ 0,72■ 0.72 0,340.34 0,390.39 : 1: 1
CO
00
CO
00
3232 0,660.66 0,410.41 0,460.46 : 1: 1
CO
ΪΌ
CO
ΪΌ
3333 0,720.72 0,470.47 0,540.54 t 1t 1
I ^^I ^^ 3434 0,640.64 0,670.67 0,680.68 . 35. 35 0,610.61 0,750.75 co
-4
co
-4
3636 0,630.63 0,960.96
3737 0,700.70

UmwandlungsgradDegree of conversion

100 95 97100 95 97

DienstrukturDiene structure % Vinyl % Vinyl % trans % trans 77th 5555 1010 5959 77th 7676 88th 7878 77th 7878 99 6969 1212th 6363 32**)32 **) 51**)51 **)

vgl. die Fußnote in Tabellesee the footnote in the table

Das Polymere ist in Schwefelkohlenstoff nicht löslich; die
Dienstruktur wurdet jiurch IR-Analyse an einer Gießfolie bestimmt.
The polymer is not soluble in carbon disulfide; the
The diene structure was determined by IR analysis on a cast film.

Tabelle IV zeigt, daß das trans/cis-Verhältnis beim An- ■ steigen des Molverhältnisses der Bariumsalze zum Butyllithium von O bis 0,5 :1 höher wird, wobei'sich der Vinylgehalt wenig ändert. Bei Molverhältnissen von mehr als 0,5:1 steigt der Vinylgehalt an, während der Anteil der trans-1,4-Ungesättigtheit abnimmt. Der Einfluß des Molverhältnisses auf die Mikrostruktur geht auch aus Fig. 1 hervor, wo die Kurve für diese Versuche ein Maximum des trans-1,4-Anteils..-bei einem Molverhältnis von etwa 0,5 : 1 anzeigt. Die unter Anwendung dieses Molverhältnisses erzeugten Polybutadiene kennzeichnen sich durch trans-1,4-Anteile von etwa 78 Gew.-^S breite Molekulargewichtsverteilungen, grundmolare Viskositätszahlen von 5,0 und Gelfreiheit.Table IV shows that the trans / cis ratio in the case of an ■ increase in the molar ratio of barium salts to butyllithium from 0 to 0.5: 1 higher, which is the vinyl content little changes. At molar ratios greater than 0.5: 1, the vinyl content increases, while the proportion of trans-1,4 unsaturation decreases. The influence of the molar ratio on the microstructure can also be seen in FIG. 1, where the Curve for these experiments a maximum of the trans-1,4-portion ..- at a molar ratio of about 0.5: 1. The polybutadienes produced using this molar ratio are characterized by trans-1,4 fractions of about 78% by weight broad molecular weight distributions, intrinsic viscosity numbers of 5.0 and freedom from gel.

Die ausgezogene Linie in Fig. 2 veranschaulicht beispielsweise die breite Molekulargewichtsverteilung des Hömopolybutadiens von Versuch 33, welches folgende Kennwerte aufweist: Hn = 41 600, Sw = 753 000, \Ζ\ = 18,1 und Qrß = 4,2. Andererseits veranschaulicht die strichlierte Linie in Fig. 2 die schmale Molekulargewichtsverteilung eines Homopolybutadiens, bei dessen Herstellung als Katalysator lediglich n-Butyllithium eingesetzt wurde; die Kennwerte dieses Polymeren sind: Mn = 127 000, R^. = 147 000, \/®n = 1,16 und \j\~\ - 1,34. Die Molekulargewichte v/erden durch Gelpermeationschromatographie nach Eichung mit Polystyrol bestimmt. Die Messung der grundmolaren Viskositätszahlen erfolgt bei 250C in Benzol.The solid line in FIG. 2 illustrates, for example, the broad molecular weight distribution of the hemopolybutadiene from experiment 33, which has the following characteristics: H n = 41,600, S w = 753,000 , \ Ζ \ = 18.1 and Qrβ = 4.2. On the other hand, the dashed line in FIG. 2 illustrates the narrow molecular weight distribution of a homopolybutadiene in the production of which only n-butyllithium was used as a catalyst; the characteristics of this polymer are: M n = 127,000, R ^. = 147 000, \ / ® n = 1.16 and \ j \ ~ \ - 1.34. The molecular weights are determined by gel permeation chromatography after calibration with polystyrene. The measurement of the intrinsic viscosity numbers is carried out at 25 0 C in benzene.

Die Polymerisationsgeschwindigkeit ist bei Verwendung des Butyllithium/Bariumsalz-Katalysators geringer als bei einer Vergleichspolymerisation, bei welcher Butyllithium allein (in derselben Konzentration) eingesetzt wird. Quantitative Umwandlungen werden jedoch nach 16 bis 24 Stunden bei 300C in Toluol erzielt. Die Zeitspannen können durch Erhöhung der Temperatur verkürzt werden. Ba /Li -Molver-When using the butyllithium / barium salt catalyst, the polymerization rate is lower than with a comparative polymerization in which butyllithium alone (in the same concentration) is used. However, quantitative conversions are achieved after 16 to 24 hours at 30 ° C. in toluene. The times can be shortened by increasing the temperature. Ba / Li -Molver-

. - 36 -. - 36 -

60 9882/118760 9882/1187

hältnisse von mehr als etwa 0,75 : 1 führen zu Polymerisationen mit im allgemeinen nicht quantitativem Umwandlungsgrad sowie zu gelhaltigen Polymeren.ratios greater than about 0.75: 1 result in polymerizations with generally non-quantitative degree of conversion and to gel-containing polymers.

Beispiel 5Example 5

Man führt Homopolymerisationen von Isopren nach der allgemeinen Methode von Beispiel 2 mit dem Komplex von Butyllithium und Bariumsalzen unter Verwendung der gemäß Versuch 3 erzeugten Bariumsalze durch. Aufgrund der Gegenwart des Bariumsalzes nimmt die Homopolymerisationsgeschwindigkeit ab, während der 3,4-Anteil zunimmt. Tabelle V zeigt die Ergebnisse. Die prozentuale Dienstruktur wird.durch Kernresonanz bestimmt« Der Anteil der 1,2-Struktur ist unmeßbar gering.Homopolymerizations of isoprene are carried out according to the general one Method of example 2 with the complex of butyllithium and barium salts using the according to experiment 3 produced barium salts by. Due to the presence of the barium salt, the rate of homopolymerization decreases while the 3.4 share increases. Table V shows the results. The percentage diene structure is Nuclear resonance determines «The proportion of the 1,2 structure is immeasurably small.

- 37 -- 37 -

609882/1 187609882/1 187

Tabelle VTable V

MolekülStruktur von mit Butyllithium und Bariumsalzen hergestelltem Polyisopren Molecular structure of polyisoprene made with butyllithium and barium salts

OD IOD I

Polymerisationsversuch-« Nr. Polymerization experiment- « No.

4040

41 4241 42

Initiator (Millimol)Initiator (millimoles)

MolverhältnisMolar ratio

BuLi 0,61BuLi 0.61

0,61 1,00.61 1.0

Bariumsalze Ba2+ZLi* *) Barium salts Ba 2+ ZLi * *)

Vergleichsversuch Comparative experiment

0,46 1,00.46 1.0

0,75 1,00.75 1.0

Isopren,
g
Isoprene,
G

17,417.4

17,9
27,2
17.9
27.2

Umwandlungs
grad, %
Conversion
degree, %

100100

7272

6565

DienstrukturDiene structure

% 3Λ % % 3Λ% eisice cream % % transtrans

7,4 65,5 27,17.4 65.5 27.1

22,2 29,7 48,122.2 29.7 48.1

53,6 10,6 35,853.6 10.6 35.8

vgl. die Fußnote in Tabellesee the footnote in the table

Die Polymerisationsversuche 40 und 41 werden bei 500C in 105 g Toluol durchgeführt, während der Polymerisationsversuch 42 bei 500C in 134 g Benzol erfolgt. Bei den Versuchen 40 und 41· beschickt; man die Polymerisatiohsflaschen mit 17 g Isopren, beim Versuch 42 mit 27'g Isopren.The polymerization experiments 40 and 41 are carried out at 50 ° C. in 105 g of toluene, while the polymerization experiment 42 is carried out at 50 ° C. in 134 g of benzene. In tests 40 and 41 · charged; the Polymerisatiohsflaschen with 17 g isoprene, in test 42 with 27'g isoprene.

K) CD CO O CTJ CD OOK) CD CO O CTJ CD OO

Der Nettoanstieg des trans-1,4-Anteils des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Katalysatorkomplexes hergestellten Polyisoprene im .Vergleich zu n-Butyllithium -(Tabelle IV) ist ungefähr gleich (etwa 20 %) wie für das in analoger Weise erzeugte Polybutadien allein. Im Falle von Polybutadien wird eine Erhöhung von 54 auf 78 %,■■_ im Falle von Polyisopren eine solche von 27 auf 48 % festgestellt. Somit ist in Gegenwart der Bariums'alze sowohl bei Polyisopren- als auch bei Polybutadienpolymerisätionen eine. Tendenz zur Erhöhung des trans-1,4~Änteils festzustellen. Die Mikrostruktur des mit n-Butyllithium und Bariumsalzen erzeugten PoIyisoprens weist jedoch keinen überwiegenden trans-1,4-Anteil auf. Daher erhält man keine kristallinen Polyisoprene.The net increase in the trans-1,4 proportion of the polyisoprene prepared with the aid of the catalyst complex according to the invention in comparison to n-butyllithium - (Table IV) is approximately the same (about 20 %) as for the polybutadiene alone prepared in an analogous manner. In the case of polybutadiene, an increase from 54 to 78 %, ■■ _ in the case of polyisoprene, an increase from 27 to 48 % . Thus, in the presence of the barium salts, both polyisoprene and polybutadiene polymers are present. There is a tendency towards an increase in the trans-1,4-fraction. The microstructure of the polyisoprene produced with n-butyllithium and barium salts, however, does not have a predominant trans-1,4 component. Therefore, crystalline polyisoprenes are not obtained.

Beispiel 6 Example 6

Eine mit der Polymerkristallisation zusammenhängende physikalische Eigenschaft, welche eine besondere Bedeutung für Karkassenkautschuk besitzt, ist· die Grünfestigkeit. Diese Größe wird für das mit n-Butyllithium in Gegenwart von Bariumsalzen erzeugte Polymere mit hohem Anteil an transButadien gemessen. Das Polymere besitzt die Eigenschaft der spannungsbedingten Kristallisation, wie die Röntgenbeugungsanalyse und Spannungsdoppelbrechungsmessungen zeigen. . .A physical one related to polymer crystallization A property which is of particular importance for carcass rubber is green strength. These The size of the polymer with a high proportion of trans-butadiene produced with n-butyllithium in the presence of barium salts measured. The polymer has the property of stress-induced crystallization, like the X-ray diffraction analysis and show stress birefringence measurements. . .

Die Grünfestigkeitswerte werden aus Spannungs-Dehnungs-Messungen an unvulkanisierten Polymeren mit Hilfe eines Instron-Prüfgeräts bei Raumtemperatur erhalten. Die Vor- ' Schubgeschwindigkeit beträgt 8,47 mm/sec. Die Prüfkörper werden durch 5 Minuten langes Formpressen von Zugfolien bei 10O0C und einer Stempelkraft von 13608 kg hergestellt. Die Resultate sind aus Tabelle VI ersichtlich.The green strength values are obtained from stress-strain measurements on unvulcanized polymers using an Instron tester at room temperature. The forward 'pushing speed is 8.47 mm / sec. The test specimens are prepared kg for 5 minutes by molding Zugfolien at 10O 0 C and a ram force of 13,608th The results are shown in Table VI.

-39--39-

609882/1187609882/1187

GT-871-GT-871-

HOHO

Tabelle VITable VI GrünfestigkeitGreen strength

PolymeresPolymer

Mooney-Viskosität
ML-4 (10O0C)
Mooney viscosity
ML-4 (10O 0 C)

Streckgrenze, kp/cm2 (psi) ■Yield strength, kp / cm2 (psi) ■

Zugf e stigk eit, k/2 (psi)Tensile strenght, k / 2 (psi)

BCDEBCDE

39 42 72 5439 42 72 54

9,00 8,86 - - 1,559.00 8.86 - - 1.55

(128) (126) (22)(128) (126) (22)

25,73 27,00 13,85 7,87 0,7025.73 27.00 13.85 7.87 0.70

(366) (384) (197) (112) (10)(366) (384) (197) (112) (10)

Bruchdehnung, % 1433 2320 1338 520 338Elongation at break, % 1433 2320 1338 520 338

2,39 (34)2.39 (34)

Die Grünfestigkeit (Festigkeit der ungehärteten bzw. unvulkanisierten und nicht-abgemischten Polymeren) ist.in Tabelle VI für das neue Polybutadien und"die neuen SBR-Polymerisate (5 % Styrol) der Erfindung sowie zum Vergleich für Naturkautschuk, SBR-Kautschuk, Alfin-SBR und lithiuinkatalysiertes Polybutadien angeführt« Die neuen Butadienpöly--.' ; · meren besitzen eine höhere Grünfestigkeit als Naturkautschuk. Die Zugfestigkeit (im"grünen" Zustand) von Naturkautschuk hängt bekanntlich mit der Spannungskristallisation zusammen.The green strength (strength of the uncured or unvulcanized and unblended polymers) is in Table VI for the new polybutadiene and "the new SBR polymers (5 % styrene) of the invention and for comparison for natural rubber, SBR rubber, Alfin- SBR and lithium-catalyzed polybutadiene cited "The new butadiene poly-."; · Mers have a higher green strength than natural rubber The tensile strength (in the "green" state) of natural rubber is known to be related to stress crystallization.

Die Grünfestigkeit des neuen Polybutadiens beruht auf der Verstärkung durch die im ungedehnten Material enthaltenen Kristallite und der auf die verformungsbedingte Kristallisation zurückgehenden Spannung. Es ist ferner anzunehmen, daß die ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Ketten In einem hohen Ausmaß Verflechtungen unterliegen, welche'zur Grünfestigkeit beitragen.The green strength of the new polybutadiene is based on the reinforcement by the elements contained in the unstretched material Crystallites and the stress resulting from the deformation-induced crystallization. It is also to be assumed that the chains having a high molecular weight are subject to a high degree of entanglements, which'zur Contribute green strength.

- 40- 40

6 0 98-82/1186 0 98-82 / 118

Bemerkungen: Ar Polybutadien von. Tabelle II, zweiteRemarks: Ar polybutadiene from. Table II, second

Polymerisation unter Verwendung des Bariumsalzes von Versuch Nr. 1 jPolymerization using the barium salt from Experiment No. 1 j

B: Butadien/Styrol-Copolymeres (5 % Styrol) von Tabelle III, erste Polymerisation unter Verwendung des Bariumsalzes von Versuch Nr. 1;B: Butadiene / styrene copolymer (5 % styrene) from Table III, first polymerization using the barium salt from Run No. 1;

C: Alfin-Butadien/Styrol-Copolymeres (5 % Styrol),,Nippon-Alfin Rubber Co., Ltd«,, Tokio, Japan, AR-1510; vgl. "Rubber Age" (Januar 1970), Seiten 64 bis 71;C: Alfin-butadiene / styrene copolymer (5 % styrene) "Nippon-Alfin Rubber Co., Ltd", Tokyo, Japan, AR-1510; See "Rubber Age" (January 1970), pages 64 to 71;

D: Naturkautschuk (peptisierte Nr. 3 gerippte geräucherte Pelle) (smoked sheets);D: natural rubber (peptized No. 3 ribbed smoked sheets);

E: lösungspolymerisiertes Polybutadien, The Firestone Tire & Rubber. Co.,.Diene 55-NF;E: solution polymerized polybutadiene, The Firestone Tire & Rubber. Co.,. Diene 55-NF;

F: SBPl 1500; emulsionspolymerisiertes Copolymeres von Butadien-1,3 und Styrol (etwa 23,5 % gebundenes Styrol).F: SBPI 1500; emulsion polymerized copolymer of 1,3-butadiene and styrene (about 23.5 % bound styrene).

Beispiel 7Example 7

Die Haft- bzw.. Klebefestigkeit der neuen, einen hohen trans-Anteil aufweisenden SBR-Kautschuke (5 % Styrol) und Polybutadienkautschuke der Erfindung wird mit jener von bei Verformung kristallisierenden Kautschuken ^"Naturkautschuk, Polybutadien mit hohem cis-Anteil (99 % cis-1,4), trans-Polypentenamer und Alfin-SBR J sowie von amorphen, nicht-kristallisierenden Polymeren (SBR 1500 und lithiumkatalysiertem Polybutadien) verglichene Die Messungen werden mit Hilfe eines Monsanto-Tel-Tak-Geräts bei folgenden Testbedingungen durchgeführt: Kontaktdauer 30 see; Kontakt-The adhesive strength of the new, high trans content having SBR rubbers (5 % styrene) and polybutadiene rubbers of the invention is compared with that of rubbers which crystallize on deformation ^ "natural rubber, polybutadiene with a high cis content (99 % cis -1,4), trans-Polypentenamer and Alfin-SBR J as well as amorphous, non-crystallizing polymers (SBR 1500 and lithium-catalyzed polybutadiene) compared see; contact

- 41 -- 41 -

609882/1 187609882/1 187

druck 0,22 MPa bei einer Trenngeschwindigkeit von 0,424 mm/sec. Die Prüfkörper bestehen aus rohen (nichtabgemischten und ungehärteten) Polymeren, welche zwischen Folien aus Polyester (Mylar) bei 1000C gepreßt und auf eine Größe von 5,08 cm χ 0,64 cm ausgestanzt werden. Die aus Tabelle ¥11 ersichtlichen Werte der wirklichen Haftfestigkeit stellen die Differenz zwischen der scheinbaren Haftfestigkeit (Kautschuk gegen Kautschuk) und dem für Kautschuk gegen rostfreien Stahl erzielten Wert dar.pressure 0.22 MPa at a cutting speed of 0.424 mm / sec. The test specimens consist of crude (nichtabgemischten and uncured) polymers, which are pressed between sheets of polyester (Mylar) at 100 0 C and punched out to a size of 5.08 cm 0.64 cm χ. The actual bond strength values shown in Table 11 represent the difference between the apparent bond strength (rubber versus rubber) and the value obtained for rubber versus stainless steel.

- 42 -- 42 -

609882/1187609882/1187

GT-871-FGT-871-F

Tabelle VIITable VII

2630S682630S68

Haftfestigkeit von amorphen und kristallisierbaren Kautschuken (Monsanto Tel-Tak) Adhesion strength of amorphous and crystallizable rubbers (Monsanto Tel-Tak)

Poly- M 25°C meres BenzolPoly- M 25 ° C meres benzene

VIII
IX
VIII
IX

2,762.76

3,56 3,65 2,52 2,503.56 3.65 2.52 2.50

2,44 2,062.44 2.06

Maximaler Kristallschmelzpunkt, ■ 0CMaximum crystal melting point, ■ 0 C

28 -6 42 2528 -6 42 25

nicht festgestellt not determined

nicht festgestellt not determined

HaftfestigkeitAdhesive strength

scheinbar wirklich kp/cni^(psi) kp/cm^Cpsi) apparently really kp / cni ^ (psi) kp / cm ^ Cpsi)

2,67 (38)2.67 (38)

2,39 (34)2.39 (34)

1,90 (27)1.90 (27)

1,27 (18)1.27 (18)

1,20 (17)1.20 (17)

1,69 (24)1.69 (24)

0,91 (13)0.91 (13)

2,46 (35) (0,24 MPa)2.46 (35) (0.24 MPa)

(32) (15) ( 9) ( 7) (24)(32) (15) (9) (7) (24)

2,25 1,05 0,63 0,49 1,69 0,422.25 1.05 0.63 0.49 1.69 0.42

( 6)(6)

1,55 (22) 0,28 ( 4) 0,28 ( 4) 0,21 ( 3)1.55 (22) 0.28 (4) 0.28 (4) 0.21 (3)

Bemerkungen % IRemarks % I

IIII

IIIIII

IVIV

VIVI

VIIVII

trans-Polypentenamer,
Farbenfabriken Bayer AG, TPR;
trans polypentenamer,
Paint factories Bayer AG, TPR;

Naturkautschuk,"gleich wie D, in ' . ' Tabelle VI; 'Natural rubber, "same as D, in '.' Table VI; '

SNAT-I Progetti's, Italien, cis-1,4-Polybutadien; (99 % eis);SNAT-I Progetti's, Italy, cis-1,4-polybutadiene; (99 % ice);

Alfin-Polymerisatj gleich wie C in Tabelle VI; ■-Alfin polymer is the same as C in Table VI; ■ -

SBR mit hohem trans-Anteil, gleich wie B in Tabelle VI;High trans SBR, same as B in Table VI;

Gemisch aus gleichen Gewichtsmengen Naturkautschuk (II) und SBR mit hohem trans-Anteil (V); ■ ■ ■Mixture of equal amounts by weight of natural rubber (II) and SBR with a high trans part (V); ■ ■ ■

Lösungs-Polybutadien, Firestone Tire & Rubber Co., gleich wie E in Tabelle VI;Solution Polybutadiene, Firestone Tire & Rubber Co., same as E in Table VI;

VIII SBR 150O5 gleich wie F in Tabelle VI5VIII SBR 150O 5 same as F in Table VI5

IX Polybutadien, gleich wie A in Tabelle VI«IX polybutadiene, same as A in Table VI «

- 43 -- 43 -

60988 2/118760988 2/1187

Die Ergebnisse von Tabelle VII zeigen, daß die Haftfestigkeit von SBR mit hohem trans--Anteil höher als jene von nicht-kristallisierenden Polymeren, jedoch geringer als jene von bei Dehnung kristallisierenden Stereopolymeren ist. Die Haftfestigkeit von SBR-Kautschuk mit hohem transAnteil ist ungefähr gleich wie jene von AIfin-SBR«. AIfinKautschuke sind bei Raumtemperatur kristallin und unterliegen der verformungsbedingten Kristallisation. Die geringeren Haftfestigkeitswerte von Alfin-SBR und SBR mit hohem trans-Anteil im Vergleich zu Naturkautschuk können mit dem geringeren durch die Verformung erzielten Kristallini-" tätsgrad zusammenhängen. Die Haftfestigkeit des Gemisches aus Naturkautschuk und SBR mit hohem trans-Anteil liegt zwischen den Werten der betreffenden Homopolymeren.The results of Table VII show that the bond strength of high trans SBR is higher than that of non-crystallizing polymers but less than that of stereopolymers that crystallize upon elongation. The adhesive strength of SBR rubber with a high trans content is roughly the same as that of AIfin-SBR «. Alfin rubbers are crystalline at room temperature and are subject to deformation-related crystallization. The lower bond strength values of Alfin-SBR and SBR with a high trans content compared to natural rubber can be related to the lower degree of crystallinity achieved by the deformation. The bond strength of the mixture of natural rubber and SBR with a high trans content lies between the values of homopolymers concerned.

Beispiel 8Example 8

Es wird Butadien unter Verwendung von n-Butyllithium und einer Bariumverbindung gemäß Beispiel 2 mit den aus Tabelle VIII ersichtlichen Ausnahmen polymerisiert.It is made using n-butyllithium and butadiene polymerized a barium compound according to Example 2 with the exceptions shown in Table VIII.

60988(2/118760988 (2/1187

Tabelle·VIIITable VIII

Polymeric
sa«
Polymeric
sa «

tions«
ver«
suoh,-Nr,
tions «
ver «
suoh, -Nr,

MolMole

VJI
I
VJI
I.

Herstellung der
Bariumverbindung
Making the
Barium compound

Poly» Poly« MikrostrukturPoly "Poly" microstructure

meri« meri« Poly« Aus« der Dienein«meri «meri« poly «from« the servants »

***2 sations« sations« meri« beu« heiten*** 2 sations "sations" meri "beu"

Ba / lo'sungs.« tempera« sat ions« te ■''■Ba / solutions. "Tempera" sat ions "te ■" ■

Li+*) mittel tür, QC dauer % trans Vinyl eisLi + *) middle door, Q C duration % trans Vinyl ice

i(tert.butoxy) 0,5? 1 ._3?e>luo! 30 barium;. Herst, un« . .
bekannt (vgl, US~P3 ·
·? 629 215, Bsp. 18)
i (tert-butoxy) 0.5? 1 ._3? E> luo! 30 barium ;. Herst, un «. .
known (cf., US ~ P3
·? 629 215, ex. 18)

reines . la(tert,«BuO)n 0,5»1 ,.Soluol-"' 80 **) (M) ά. pure. la (tert, «BuO) n 0.5» 1, .Soluene- "'80 **) (M) ά .

reines Ba(tert,«BuO)a O,48s1.-4Bo"3.ti&lpure Ba (tert, "BuO) a O, 48s1.-4Bo" 3.ti & l

reines Ba(tert»-BuO)p, 0,49s 1.'!Pblttoa,' ^O Tabelle I1 Versuch ■
Nr,4 (Tab, Ii. Polyme«
ris,Vers,Nr,i4) (her«
gest. in Benzol)
pure Ba (tert "-BuO) p, 0.49s 1. '! Pblttoa,' ^ O Table I 1 experiment
No. 4 (Tab, II. Polyme "
ris, verse, no, i4) (her «
died in benzene)

Ba(tert,-BuO)2, enthal- 0,5:1·'-.iCöluol · '50Ba (tert, -BuO) 2 , contained 0.5: 1 · '-. ICöluene · '50

tend Methylat und Hy«
droxid, Tab,I, Versuch
Nr, 3
tend methylate and hy "
droxid, tab, i, try
No. 3

Ba(tert.«BuO)««hydroxid, ·Ba (tert. «BuO)« «hydroxide, ·

Tab.I, Versuch Nr.1 0,45x1. Toluol - 30 (Tab.II, Polymerisa«
tionsversuch Nr.11)
Table I, experiment number 1 0.45x1. Toluene - 30 (Table II, Polymerisa «
test number 11)

min 88,3 62,3 9,5 28,2 nichtmin 88.3 62.3 9.5 28.2 not

ange.« gebenindicated «

min 86,8 57,6 10,5 31,9
Stds 51,0 57 1Q
min 86.8 57.6 10.5 31.9
H s 51.0 57 1Q

0,450.45

Öl mit mittle« re.r Viskosität Medium viscosity oil

Std. 84Hrs. 84

6666

25 1,3225 1.32

Std, 96Hour, 96

7171

20 1,1220 1.12

Std. 95Hour 95

7878

1414th

4,20 O ' cn 4.20 O'cn

SLJkL SSLJkL S

vgl. die Fui3note in Tabelle II ' 20 g Bd/0,9 mMol n«BuLiSee the footnote in Table II for 20 g of Bd / 0.9 mmoles of BuLi

Bemerkungen: M: Hergestellt durch Umsetzung von Barium-Remarks: M: Made by converting barium

metall mit tert.-Butanol in von ¥asser und Ämin freiem, flüssigem Ammoniak. Das Ammoniak wird vor dem Einsatz bei der Polymerisation abdestilliert und durch das Konienwasserstofflösungsmittel ersetzt jmetal with tert-butanol in von ¥ aster and amine free liquid ammonia. That Ammonia is distilled off before use in the polymerization and replaced by the conical hydrogen solvent j

N: Monomethylamin wird von bandförmigemN: monomethylamine is of ribbon-shaped

Natrium abdestilliert (Flash-Destillation). Das reine, kondensierte Amin wird mit Barium und tert.-Butanol versetzt. Man läßt die Komponenten reagieren» Anschließend destilliert man das Amin vom Barium-di— (tert.-butylat) ab, welches in Benzol aufgeschlämmt wird. Der klare Anteil der Ben— zollösung des Barium-di-(tert.-butylats) wird als Katalysator verwendet (die Gesamtalkalinität "beträgt 0,0127; das Bariumsalz besteht zu 100 % aus tert,—Butylat).Sodium distilled off (flash distillation). The pure, condensed amine is mixed with barium and tert-butanol. The components are allowed to react. The amine is then distilled off from the barium di- (tert-butoxide), which is suspended in benzene. The clear portion of the benzene solution of the barium di- (tert-butoxide) is used as a catalyst (the total alkalinity is 0.0127; the barium salt consists of 100 % tert-butoxide).

Diese Ergebnisse zeigen, daß reines Barium-di—(tert.-butylat) die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Salze erzielbaren verbesserten Ergebnisse nicht liefert.These results show that pure barium di- (tert-butoxide) those achievable using the salts according to the invention does not provide improved results.

Beispiel 9Example 9

Es wird,Butadien unter Verwendung von n-Butyllithium und einer Bariumverbindung in Toluol bei 30 C gemäß Beispiel 2 mit den aus Tabelle IX ersichtlichen Ausnahmen polymerisiert. It is butadiene polymerized using n-butyllithium and a barium compound in toluene at 30 C according to Example 2 with the exceptions shown in Table IX.

- 46 -- 46 -

609882/1187609882/1187

Tabelle IXTable IX

PoIy-
meri-
Poly-
meri-
Herstellung derMaking the MoI-MoI- PoIy-
meri-
Poly-
meri-
Austhe end
sa-
tions-
sa-
functional
BariumyerbindungBarium bond ver—
hält-
ver—
holds-
sations-station beute
(Umwand
prey
(Convert
ver-ver msms dauer,duration, lungs-lung such-search- BaJ+/BaJ + / Std.Hours. grad),Degree), Nr*.No*. Li+ *)Li + *) %%

60 Ba(tert.-BuO)«-hydroxid, Tabelle I, Vers.Nr.1 (Tabelle II, Polymerisationsvers. Nr. 11)60 Ba (tert-BuO) «hydroxide, Table I, Vers.Nr.1 (Table II, Polymerization Vers. No. 11)

61 physikalisches Ge- · misch von Ba(tert.-BuO)2 und Ba(OH)2 (0)61 physical mixture of Ba (tert-BuO) 2 and Ba (OH) 2 (0)

5:15: 1

0,60:10.60: 1

υ ».62 Ba(tert.-BuO)2 + 10 % 0,51:1*υ ».62 Ba (tert-BuO) 2 + 10 % 0.51: 1 *

H2OH 2 O

(P)(P)

2626th

MikrοstrukturMicrostructure

der Dieneinhei- Maximaler . ,the service unit- maximum. ,

ten Kristall-th crystal

-. —' schmelz-- -. - 'melting

trans Vinyl eis punkt, 0Ctrans vinyl ice point, 0 C

8 14 29, 35 4,208 14 29, 35 4.20

63. 8 2963. 8 29

-19-19

. 9 · '29 r-19. 9 · '29 r-19

0,830.83

0,680.68

. vgl. die Fußnote in Tabelle II. see the footnote in Table II

\o cn \ o cn

IfPIfP

GT-871-F 263Q568 GT-871-F 263Q568

Bemerkungen: O: Das Barium-di-(tert.-butylat) wird wieComments: O: The barium di- (tert-butylate) is like

bei M in Beispiel 8 hergestellt. Das Bariumhydroxid wird in derselben Weise erzeugt, wobei man jedoch Wasser an Stelle von tert.-Butanol einsetzt. Anschließend stellt man ein Gemisch der beiden Verbindungen her und verwendet es beim Polymerisationsversuch. at M in Example 8. The barium hydroxide is made in the same way generated, but using water instead of tert-butanol. Afterward a mixture of the two compounds is prepared and used in the polymerization experiment.

P: Das Barium-di-(tert.-butylat) wird in derselben Weise wie bei M in Beispiel 8 hergestellt. Das Wasser für die Umsetzung mit dem Ba(tert.-BuO)p wird in Form eines Gemisches mit dem Polymerisationslösungsmittel (Toluol) zugesetzt.P: The barium di (tert-butoxide) is used in the same Made in the same way as for M in Example 8. The water for implementation with the Ba (tert-BuO) p is in the form of a mixture with the polymerization solvent (Toluene) added.

Die Hydroxylgehalte der Bariumverbindungen oder -salze der Polymerisationsversuche Nr. 60, 61 und 62 sind ungefähr gleich.The hydroxyl contents of the barium compounds or salts of the polymerization runs Nos. 60, 61 and 62 are approximate same.

Beispiel 10Example 10

Butadien wird mit Styrol nach der allgemeinen Methode von Beispiel 3 in Toluol mit Hilfe von n-Butyllithium und Bariumdistearat copolymer!siert» Die Polymerisationsbedingungen und die Ergebnisse sind aus Tabelle X ersichtlich.Butadiene is combined with styrene according to the general method of Example 3 in toluene with the aid of n-butyllithium and barium distearate copolymer! sized »The polymerisation conditions and the results are shown in Table X.

- 48 -- 48 -

809882/1187809882/1187

GT-871-FGT-871-F

•Η• Η

-P-P

co cdco cd

Φ -PΦ -P

CQ pCQ p

Φ
H
H
Φ
Φ
H
H
Φ

CQCQ

ι ι ο u ·ι ι ο u

>vH ·Η Φ Χ} H UP P-P> vH · Η Φ Χ} H UP PP

ο φ cd cdcoο φ cd cdco

CM β CQ tJCM β CQ tJ

ι ιι ι

CQ CdCQ Cd

β inβ in

ο Φο Φ

ί>,.Η·Η Pl1P O
H k-P S-PO
O Φ Cd Φ
Οι S CQ+3
ί> ,. Η · Η Pl 1 PO
H kP S-PO
O Φ Cd Φ
Οι S CQ + 3

Ι·Ρ
H ^H CQ
O Φ :cd ·Η
Ι · Ρ
H ^ H CQ
O Φ: cd · Η

Cd-HCd-H

QO β
P
QO β
P.

Ö
•Η
Ö
• Η

•Η
Sh
• Η
Sh

cdCD

II.

Ö IÖ I

rifn I OShU
O Φ Cd ·Η Φ P
CU S CQ+3 > CQl
rifn I OShU
O Φ Cd · Η Φ P
CU S CQ + 3> CQl

CvJCvJ

COCO

IA OIA O

CM CMCM CM

LA CMLA CM

CMCM

νο"νο "

IAIA

Cd,CD,

νο CMνο CM

CMCM

VOVO

cncn

CMCM

COCO

IAIA

•ν• ν

- I- I.

»•■ν cd •PCM cd φ U Ο>·Η cd CM £ »• ■ ν cd • PCM cd φ U Ο> · Η cd CM £

S pcoS pco

φ Ρ-.Ο0φ Ρ-.Ο0

CdCO CQ Q) CQ Ϊ2 CQ οΟCdCO CQ Q) CQ Ϊ2 CQ οΟ

O IAO IA

•Ρ cd• Ρ cd

cd U cd U

cdCD

φ+> ■Ρ ßφ +> ■ Ρ ß

CQ CD -H QOCQ CD -H QO

ti cd a ωti cd a ω

PfrJ •Η I ^COPfrJ • Η I ^ CO

CdOCdO

C- - 49 -H H C- - 49 - HH

Φ H H Φ •3 Φ HH Φ • 3

-P O-P O

CQCQ

Φ •ΗΦ • Η

609882/1187609882/1187

GT-871-F SO GT-871-F SO

Bemerkungen: Q: Vermutlich statistische Anordnung, da einComments: Q: Presumably statistical order, there one

Wert von O % für die Ausbeute des oxidativen Abbauprodukts angegeben wird (Spalte 12, Zeilen 53 bis 54 und Spalte 10, Zeilen 1 bis 6).Value of 0 % for the yield of the oxidative degradation product is given (column 12, lines 53 to 54 and column 10, lines 1 to 6).

R: Blockcopolymeres; bestimmt durch Probennahme während der Umwandlung - % Polymerfeststoffe und Monomere als Funktion der abgelaufenen Polymerisationszeit,, Das Styrol wird hauptsächlich im Umwandlungsbereich von 60 bis 96 % einpolymerisiert. Beschickungsverhältnis: 25 g Gesamtmonomere/ 1 mMol n-Butyllithium.R: block copolymer; determined by sampling during the conversion - % polymer solids and monomers as a function of the elapsed polymerization time. The styrene is mainly polymerized in the conversion range from 60 to 96 % . Charge ratio: 25 g total monomers / 1 mmole n-butyllithium.

Der Unterschied bezüglich der Polymerisationstemperaturen soll weder die MikroStruktur noch die Styrolanordnungen we~- sentlich beeinflussen, (vgl. Seite 4,, Zeilen 21 bis 32).The difference in the polymerization temperatures should not affect either the microstructure or the styrene arrangements. significantly influence, (see page 4 ,, lines 21 to 32).

Beispiel 11Example 11

Es wird ein Bariumsalz analog Beispiel 1, Versuch 1 hergestellt; das Salz enthält jedoch 5 Mol-?6 Hydroxid«, Die Gesamtalkalinität der Bariumsalz-Lösungsphase beträgt 0,057MiIIiäquivalente/g Lösung. Die Bariumsalzlösung und die n-Butyllithiumlösung werden (I) vermischt und 30 Minuten bei Raumtemperatur gealtert bzw. (II) vermischt und 30 Minuten bei 500C gealtert. Sowohl bei (I) als auch bei (II) beträgt das Molverhältnis Ba2+/Li+ (vgl. die Fußnote in Tabelle II) 0,5 : 1. Anschließend polymerisiert man Butadien bei 30°C in Benzol gemäß Beispiel 2. Tabelle XI zeigt die Resultate.A barium salt is prepared analogously to Example 1, Experiment 1; However, the salt contains 5 molar 6 hydroxide. The total alkalinity of the barium salt solution phase is 0.057 milli-equivalents / g of solution. The barium salt solution and the n-butyllithium solution are (I) mixed and aged for 30 minutes at room temperature or (II) mixed and aged at 50 ° C. for 30 minutes. Both in (I) and in (II) the molar ratio Ba 2+ / Li + (cf. the footnote in Table II) is 0.5: 1. Butadiene is then polymerized at 30 ° C. in benzene according to Example 2. Table XI shows the results.

6 0 9 8 8 2/11876 0 9 8 8 2/1187

GT-871-FGT-871-F

SfSf

Tabelle XITable XI

Polymeri sat ions versuch- Nr.Polymerization experiment no.

Umwand- lung,Transformation,

(Std.)(Hours.)

80 (I) 93 (44)80 (I) 93 (44)

81 (II) 88 (44)81 (II) 88 (44)

Dienmikrοstruktur Diene microstructure

trans Vinyl eistrans vinyl ice

7070

6868

8 88 8

22 2422 24

Maximaler Kristallschmelz punkt, °C Maximum crystal melting point, ° C

-16 -16-16 -16

1,43 1,501.43 1.50

In beiden Fällen sind die erhaltenen Polybutadiene bei etwa 250C amorph. Die Ergebnisse veranschaulichen den bei Verwendung von Benzol bzw. Toluol als Polymerisationslösungsmittel auftretenden Unterschied.In both cases, the polybutadienes obtained are amorphous at about 25 0 C. The results illustrate the difference when using benzene or toluene as the polymerization solvent.

Beispiel 12Example 12

Beispiel 1, Versuch 1 wird wiederholt, außer daß man an Stelle von Monomethylamin flüssiges Ammoniak verwendet. Das Molverhältnis Wasser/tert.-Butanol beträgt 5 : 95. Die erhaltene Bariumsalzlösung besitzt eine Gesamtalkalinitat von 0,062 Milliäquivalenten/g Lösung (0,059 Milliäquivalente tert.-Butylat/g Lösung und 0,003 Milliäquivalente Hydroxid/g Lösung). Die Bariumsalzlösung wird dann in einem solchen Anteil mit der n-Butyllithiumlösung vermischt, daß ein Molverhältnis Ba /Li+ (vgl, die Fußnote in Tabelle II) von etwa 0,5 : 1 erzielt wird. Mit Hilfe der gemischten Katalysatorlösung wird dann Butadien gemäß Beispiel 2 42 Stunden bei 30°C in Toluol polymerisiert. Dabei wird ein Umwandlungsgrad von 93 % erzielt. Man erhält ein Polybutadien mit einem trans-Gehalt von -72 %t einem Vinylgehalt von 8 %, einem cis-Gehalt von einer grundmolaren Viskositätszahl in Benzol bei 25QC von 2,31 und einem Kristallschmelzpunkt von 22°C; 37°C.Example 1, experiment 1 is repeated, except that liquid ammonia is used instead of monomethylamine. The water / tert-butanol molar ratio is 5:95. The barium salt solution obtained has a total alkalinity of 0.062 milliequivalents / g solution (0.059 milliequivalents tert-butoxide / g solution and 0.003 milliequivalents hydroxide / g solution). The barium salt solution is then mixed with the n-butyllithium solution in such a proportion that a molar ratio Ba / Li + (cf. the footnote in Table II) of about 0.5: 1 is achieved. With the help of the mixed catalyst solution, butadiene is then polymerized according to Example 2 for 42 hours at 30 ° C. in toluene. A degree of conversion of 93 % is achieved. This gives a polybutadiene having a trans-content of -72% t a vinyl content of 8%, a cis content of an intrinsic viscosity in benzene at 25 Q C of 2.31 and a crystalline melting point of 22 ° C; 37 ° C.

- 51 -- 51 -

6 09882/11876 09882/1187

GT-871-F SZ GT-871-F SZ

Beispiel 13Example 13

Man stellt ein Bariumsalz gemäß Beispiel 1, Versuch 1 her, wobei man jedoch lediglich 5 Mol-% Wasser verwendet. Das Bariumsalz besitzt eine Gesamtalkalinität von 0,04 MlIiäquivalenten/g Lösung. Mit Hilfe dieses Bariumsalzes und von n-Butyllithium (Molverhältnis Ba++/Li+ ■ etwa 0,5:1; vergleiche die Fußnote von Tabelle II) polymerisiert man Butadien analog Beispiel 2, Versuch 11 in Gegenwart von Toluol. Tabelle XII zeigt die Resultate.A barium salt is prepared according to Example 1, Experiment 1, except that only 5 mol% of water are used. The barium salt has a total alkalinity of 0.04 milli-equivalents / g of solution. With the help of this barium salt and n-butyllithium (molar ratio Ba ++ / Li + ■ about 0.5: 1; compare the footnote in Table II), butadiene is polymerized analogously to Example 2, Experiment 11 in the presence of toluene. Table XII shows the results.

PoIy-Poly- Tabelle XIITable XII Um-Around- 98( 24)98 (24) Mikrο strukturMicro structure eisice cream MaximaMaxima Tg,*)Tg, *) Poly-Poly merisa-merisa- wand-Wall- 90(144)90 (144) 12,612.6 ler Kriler Kri meri-meri- tions-functional lungs-lung 1717th stall- 'barn- ' °c L^J° c L ^ J sa-sa- grad,Degree, trans Vinyltrans vinyl schmp.,schmp., -91 5,90-91 5.90 tions-functional %% 80,4 780.4 7 ococ -93 7.02-93 7.02 ver-ver tempera- ' (Std.)tempera- '(hours) 77 677 6 19,3219.32 such-search- tur, 0Ctur, 0 C 29,3729.37 Nr.No. 1515th 9090 55 9191

/ Einfrier- bzw. Glasübergangstemperatur./ Freezing or glass transition temperature.

Tabelle XII zeigt, daß bei niederen Polymerisationstemperaturen höhere Viskositäten erzielt werden. Die erhaltenen Homopolybutadiene sind'nahe Raumtemperatur kristallin.Table XII shows that higher viscosities are achieved at lower polymerization temperatures. The homo polybutadienes obtained are crystalline near room temperature.

Beispiel 14Example 14

Man stellt ein Bariumsalz gemäß Beispiel 1, Versuch 1 her, Mit Hilfe dieses Salzes werden zwei Polybutadiene gemäßA barium salt is prepared according to Example 1, Experiment 1, With the help of this salt, two polybutadienes are made according to

• - 52 -• - 52 -

609882/1187609882/1187

GT-871-FGT-871-F

Beispiel 2, Versuch 11 unter Anwendung eines Molverhältnisses Ba++/Li+ (vgl. die Fußnote von Tabelle II) von etwa 0,5 : 1 hergestellt. Ein Homopolybutadien besitzt einen Gesamt-trans-Anteil von 74 %, einen Vinylgehalt von 8 % und einen cis-Anteil von 18 % sowie eine grundmolare Viskosität szahl von 5,1. Das zweite Homopolybutadien weist einen Gesamt-trans-Anteil von 75 %, einen Vinylgehalt von 8 %, einen cis-Anteil von 17 % und eine grundmolare Viskositätszahl von 4,66 auf. Man vermischt 60 Gewichtsteile des ersten Polybutadiens mit 40 Gewichtsteilen des zweiten PoIybutadiens, wobei man eine Polybutadienmischung mit einer durchschnittlichen grundmolaren Viskositätszahl von 4,9 erhält. 100 Gewichtsteile der Polybutadienmischung werden dann mit 0,5 Teilen Stearinsäure, 1 Teil Zinkoxid, 1 Teil N-Cyclohexyl~2-benzothiazolsulfenamid ("Santoeure", Monsanto Chem. Co.) und'1 Teil Schwefel abgemischt. Proben der Polybutadienmischung werden dann 20 Minuten bei 149°C (300oF) gehärtet bzw. vulkanisiert (Vulkanisationsoptimum). Dann unterwirft man Proben der vulkanisierten Polybutadiene (kein Verstärkungsmittel) der- Röntgenbeugungsanalyse bei Raumtemperatur. Die Vulkanisate des Polybutadiens weisen Röntgenbeugungsdiagramme auf, welche für kristalline trans-1,4-Polybutadiene im ungedehnten Zustand charakteristisch sind; vgl. Fig. 3, Bild a (äußerer Lichtring bzw. äußeres Lichtband). Bei 100 % Dehnung (Bild b), 200 % Dehnung (Bild c) und 300 % Dehnung (Bild d) zeigen die Beugungs- ' diagramme das Fasermuster, welches orientierte Kristallbereiche des Polymeren anzeigt. Die Bilder veranschaulichen die Beugungsringe, welche mit der (100)-Ebene der trans-1,4-Polybutadien~Kristallite zusammenhängen (vgl. · Liricei-Rend. Sc. Fis. Mat. e Nat., Bd. XX (Juni 1956), Seite 729)·.Example 2, Run 11 using a Ba ++ / Li + molar ratio (see footnote to Table II) of about 0.5: 1. A homopolybutadiene has a total trans content of 74 %, a vinyl content of 8 % and a cis content of 18% and an intrinsic viscosity of 5.1. The second homopolybutadiene has a total trans content of 75 %, a vinyl content of 8 %, a cis content of 17 % and an intrinsic viscosity of 4.66. 60 parts by weight of the first polybutadiene are mixed with 40 parts by weight of the second polybutadiene, a polybutadiene mixture having an average intrinsic molecular viscosity of 4.9 being obtained. 100 parts by weight of the polybutadiene mixture are then mixed with 0.5 part of stearic acid, 1 part of zinc oxide, 1 part of N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide ("Santoeure", Monsanto Chem. Co.) and 1 part of sulfur. Samples of the Polybutadienmischung are then cured for 20 minutes at 149 ° C (300 o F) and cured (Vulkanisationsoptimum). Samples of the vulcanized polybutadienes (no reinforcing agent) are then subjected to x-ray diffraction analysis at room temperature. The vulcanizates of polybutadiene have X-ray diffraction diagrams which are characteristic of crystalline trans-1,4-polybutadienes in the unstretched state; see Fig. 3, image a (outer ring of light or outer band of light). At 100 % elongation (picture b), 200 % elongation (picture c) and 300 % elongation (picture d), the diffraction diagrams show the fiber pattern, which shows oriented crystal areas of the polymer. The pictures illustrate the diffraction rings which are related to the (100) plane of the trans-1,4-polybutadiene crystallites (cf.Liricei-Rend. Sc. Fis. Mat. E Nat., Vol. XX (June 1956) , Page 729).

- 53 -- 53 -

60.9882/1 18760.9882 / 1 187

GT-871-F J GT-871-F J

Beispiel 15Example 15

100 Gewichtsteile des SBR mit 5 % Styrol, d.h. des Copolymeren des Versuchs 20 von Beispiel 3, werden mit 1 Teil Stearinsäure, 3 Teilen Zinkoxid, 1 Teil "Santocure" und 1 Teil Schwefel vermischt. Anschließend vulkanisiert man Proben des abgemischten Copolymeren 30 Minuten bei 149°C (3000F) (Vulkanisationsoptimum). Die vulkanisierten Proben werden dann bei Raumtemperatur der Röntgenanalyse unterworfen. 100 parts by weight of the SBR with 5 % styrene, ie of the copolymer of test 20 from Example 3, are mixed with 1 part of stearic acid, 3 parts of zinc oxide, 1 part of "Santocure" and 1 part of sulfur. Subsequently, cured samples of the blended copolymers for 30 minutes at 149 ° C (300 0 F) (Vulkanisationsoptimum). The vulcanized samples are then subjected to X-ray analysis at room temperature.

Im ungedehnten Zustand besitzt das 5 % Styrol enthaltende SBR-Polymerisat ein für ein amorphes Material typisches Röntgenbeugungsdiagramm; vgl. Fig. 4, Bild a1. Fig. 4 veranschaulicht ferner die kristallinen Röntgenbeugungsdiagramme für dieses Copolymere bei Dehnungen von 225 % (Bild b1), 400 % (Bild c1) und 500 % (Bild d1). Bei einer Dehnung von mehr als 200 % erfolgt eine Abnahme der Intensität des amorphen Lichthofs gleichzeitig, mit dem Auftreten von Röntgenstrahlenreflexionen in Form äquatorialer Bögen, welche die Bildung von zur Dehnungsrichtung parallel orientierten Kristalliten anzeigen.In the unstretched state, the 5 % styrene-containing SBR polymer has an X-ray diffraction diagram that is typical of an amorphous material; see. Fig. 4, image a 1 . 4 further illustrates the crystalline X-ray diffraction diagrams for this copolymer at elongations of 225 % (image b 1 ), 400 % (image c 1 ) and 500 % (image d 1 ). At an elongation of more than 200 % , the intensity of the amorphous halo decreases simultaneously with the appearance of X-ray reflections in the form of equatorial arcs, which indicate the formation of crystallites oriented parallel to the direction of elongation.

SpannungsoptischerMessungen haben gezeigt, daß gummiartige Vulkanisate der erfindungsgemäßen SBR-Kautschuke (5 % Styrol) mit hohem trans-Anteil bei Raumtemperatur der spannungsbedingten Kristallisation unterliegen, obwohl sie im ungedehnten Zustand bei Raumtemperatur amorph sind. Bei geringen Dehnungen ist keine Erhöhung des spannungsoptischen Koeffizienten (Verhältnis der Doppelbrechung zur Spannung während der Relaxation) als Funktion der Zeit festzustellen. Eine Erhöhung des spannungsoptischen Koeffizienten wird jedoch bei Dehnungen von mehr als 200 % beobachtet. Bei Spannungs-Entspannungs-Versuchen erhöht sich bei einem amorphen Kautschuk, welcher im Verlauf dieser Versuche kristallisiert, mit der Zeit das Verhält-Stress-optical measurements have shown that rubber-like vulcanizates of the SBR rubbers according to the invention (5% styrene) with a high trans content are subject to stress-induced crystallization at room temperature, although they are amorphous in the unstretched state at room temperature. In the case of low elongations, no increase in the stress-optical coefficient (ratio of birefringence to stress during relaxation) as a function of time can be determined. However, an increase in the stress-optical coefficient is observed with elongations of more than 200%. In stress-relaxation tests, the ratio of amorphous rubber, which crystallizes in the course of these tests, increases over time.

- 54 -609882/1187- 54 -609882/1187

GT-871-FGT-871-F

SSSS

nis der Doppelbrechung zur Spannung ^"""The Physics of Rubber Elasticity", L.R.G. Treloar,. Oxford at the Clarendon Press, Großbritannien, 2. Auflage (1958), Kapitel 10, Seiten 197 bis 234_7. Diese Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Kautschuke mit hohem trans-Anteil spannungskristallisierende Kautschuke darstellen. Die Haft- und Grünfestigkeit stehen in Beziehung zur Kristallisierbarkeit eines Kautschuks; vorstehend wurde aufgezeigt, daß die erfindungsgemäßen Polymeren diese Eigenschaften besitzen.nis of birefringence to stress ^ "" "The Physics of Rubber Elasticity ", L.R.G. Treloar,. Oxford at the Clarendon Press, Great Britain, 2nd edition (1958), Chapter 10, pages 197 to 234_7. These results show that the rubbers of the invention with high The trans portion represent stress-crystallizing rubbers. The adhesive strength and green strength are related on the crystallizability of a rubber; It has been shown above that the polymers according to the invention these Possess properties.

Beispiel 16Example 16

Styrol wird in Toluol nach der allgemeinen Methode von Beispiel 2 polymerisiert. Die Polymerisationsbedingungen und die erzielten Ergebnisse sind aus Tabelle XIII ersichtlich. · Styrene is polymerized in toluene according to the general method of Example 2. The polymerization conditions and the results obtained are shown in Table XIII. ·

Tabelle XIIITable XIII

Polyme- Methode Mol- Poly- Um-. Durch GPCPolyme- Method Mol- Poly- Um-. By GPC

risations- zur Her- ver- meri- wand- bestimmtesrisations- to the merger- wall-specific

versuch- stellung hält- sa- lung, «attempt- hold- dall, «

Nr. des- Barium- nis tions- % r -, .No. des- barium- nis- % r -,.

salzes Ba++/ temp. (Std.) UHJ Li+*) QC . salt Ba ++ / temp. (Std.) UHJ Li + *) QC .

100 Beisp. 1, 0,49:1 -20 100(20) 0,464 47000 Vers. 1100 Ex. 1, 0.49: 1 -20 100 (20) 0.464 47000 Vers. 1

101 Beisp. 1, 0,75:1 30 100(1/2)0,420 nicht geVers. 3 messen101 Ex. 1, 0.75: 1 30 100 (1/2) 0.420 not vers. 3 measure

Versuch 100: Beschickungsverhältnis: 20,5 g Styrol/0,74 mMolRun 100: Charge ratio: 20.5 g styrene / 0.74 mmol

n-Butyllithium;n-butyllithium;

Versuch 101: Beschickungsverhältnis: 21,8 g Styrol/0,49 mMolRun 101: Charge ratio: 21.8 g styrene / 0.49 mmol

n-Butyllithium.'n-butyllithium. '

'vgl. die Füßnote in Tabelle II'see. the footnote in Table II

- 55 -- 55 -

609882/1187609882/1187

GT-871-F & 2630588GT-871-F & 2630588

Der Heterogenitätsindex (Sw/Sn) des Homopolystyrols des Polymerisationsversuches Nr. 100 beträgt 2,0. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems wird in Toluol innerhalb von 30 Minuten bei 300C eine 100 %ige Umwandlung des Styrols in Polystyrol erzielt. Andererseits wird Butadien in Toluol innerhalb von 30 Minuten bei 3O0C zu 5 % in das Polymere übergeführt, während innerhalb von 24 Stunden bei 300C eine 100 %ige Umwandlung erzielt wird.The heterogeneity index (Sw / Sn) of the homopolystyrene of the polymerization experiment No. 100 is 2.0. With the aid of the catalyst system according to the invention, 100% conversion of the styrene into polystyrene is achieved in toluene at 30 ° C. within 30 minutes. On the other hand, butadiene is converted to toluene within 30 minutes at 3O 0 C to 5% in the polymer, while within 24 hours at 30 0 C a 100% conversion is achieved.

Beispiel 17Example 17

Man stellt Butadien/Styröl-Copolymere gemäß Beispiel 3, Polymerisationsversuch Kr. 20 her. Die erhaltenen Copolymeren werden gemäß Beispiel 7 im rohen, unvulkanisierten und im abgemischten, unvulkanisierten Zustand auf ihre Haftfestigkeit getestet. Tabelle XIV zeigt die Ergebnisse. Butadiene / styrene copolymers are prepared according to Example 3, Polymerization test Kr. 20. The copolymers obtained are according to Example 7 in the raw, unvulcanized and tested for their adhesive strength in the mixed, unvulcanized state. Table XIV shows the results.

- 56 -- 56 -

609882/1187609882/1187

Tabelle XIVTable XIV

Polymeri-
sations-
versuch-
Nr.
Polymeric
station
attempt-
No.
Gebun
denes
Styrol,
Gew. -%
Bound
denes
Styrene,
Weight %
MM. Prozentuale Dien-
mikrο struktur
Percentage service
micro structure
Vinylvinyl Maximaler
Kristall
schmelzpunkt
oc
Maximum
crystal
melting point
oc
110110 9,49.4 4,244.24 transtrans 6,96.9 -4, 29,5-4, 29.5 111111 14,714.7 3,853.85 76,576.5 7,17.1 -6,5 S-6.5 S. 112112 5,05.0 6,256.25 77,777.7 6,76.7 6,5, 32,16.5, 32.1 113113 13,713.7 3,103.10 79,279.2 7,47.4 -6,5 S-6.5 S. 114
I
114
I.
Natur
kaut
schuk D
nature
chews
schuk D
3,563.56 74,574.5 2828
6098860988 UIUI NiNi

HaftfestigkeitAdhesive strength

scheinbarseemingly

wirklichreally

kp/cm (psi) kp/cm (psi) MPakp / cm (psi) kp / cm (psi) MPa

2,19 (31,2).T 1,98 (28,2) 0,192.19 (31.2). T 1.98 (28.2) 0.19

1,86 (26,5)T 1,74 (24,7) 0,171.86 (26.5) T 1.74 (24.7) 0.17

1,14 (16,2)T 1,14 (16,2) 0,111.14 (16.2) T 1.14 (16.2) 0.11

1,71 (24,3)U 1,26 (17,9) 0,121.71 (24.3) U 1.26 (17.9) 0.12

2,18 (31,O)U 1,82 (25,9) 0,182.18 (31, O) U 1.82 (25.9) 0.18

Bemerkungen: Dj gleich wie in Beispiel 6;Comments: Dj same as in example 6;

S: einzelne Schmelzendothermiß" T: am rohen Polymeren bestimmt;S: single melting endotherm " T: determined on the raw polymer;

U: Polymeres zuerst mit folgenden Bestandteilen abgemischt: U: Polymer first mixed with the following ingredients:

cn co ο cn cn cocn co ο cn cn co

Gewichtsteile BestandteilParts by weight component

100 Polymeres100 polymer

20 HAF-HS-Ruß20 HAF-HS carbon black

20 FEF-Ruß20 FEF carbon black

5 "Philrich" Nr. 5-Ö1, hoch-5 "Philrich" No. 5-Ö1, high-

aromatisches Öl, Phillips Chem.Co.aromatic oil, Phillips Chem. Co.

2 Stearinsäure 1 Schwefel2 stearic acid 1 sulfur

3 Zinkoxid3 zinc oxide

1 "Santocure"1 "Santocure"

2 "AgeRite Superflex", ein Diphenyl-2 "AgeRite Superflex", a diphenyl

amin-Aceton-Reaktionsprodukt, Antioxidans, R. T. Vanderbilt Co., Inc.amine-acetone reaction product, Antioxidant, R. T. Vanderbilt Co., Inc.

Beispiel 18Example 18

Man stellt ein Bariumsalz gemäß Beispiel 1, Versuch 1 her, wobei man jedoch ein Molverhältnis Wasser/tert.-Butanol von 5 : 95 anwendet. Anschließend polymerisiert man Butadien in Toluol bei 15°C nach der allgemeinen Methode von Beispiel 2, wobei man einige andere Butyllithiumverbindungen verwendet. Die unterschiedlichen Polymerisationsbedingungen sowie die Ergebnisse sind aus Tabelle XV ersichtlich. A barium salt is prepared according to Example 1, Experiment 1, however, a molar ratio of water / tert-butanol of 5:95 applies. Then polymerized butadiene in toluene at 15 ° C by the general method of Example 2 using some other butyllithium compounds. The different polymerization conditions and the results are shown in Table XV.

609882/1 187609882/1 187

GT-871-F S3 GT-871-F S3

Tabelle XVTable XV

PoIy-Poly-

meri- . MoI-meri-. MoI-

sa- Um- ver- Prozentuale Maximaler tions- Art des wand- hält- Butadien- Kristallver- Butylli- Buta- lung, nis mikroStruktur schmelzsuch- thiums dien, % B^t+/ Γη 1 punkt,sa- um- ver Percentage maximum concentration type of wall- holds- butadiene crystal ver- butylli- butalation, nis micro structure smelting diene, % B ^ t + / Γη 1 point,

Nr. (mMol) g (Std.) Li+*) trans Vinyl 0C No. (mmol) g (hrs.) Li + *) trans vinyl 0 C

120 normal 24,8 97 0,52 80,4 6,8 5,90 32,120 normal 24.8 97 0.52 80.4 6.8 5.90 32,

(0,72) (113, über(0.72) (113, over

das Wo- . ehenende) the where-. marriage end)

121 sekun- 21,5 100 0,53 ; 78,7 6,2 7,39 34,121 sec 21.5 100 0.53 ; 78.7 6.2 7.39 34,

dar (41)dar (41)

(0,71)(0.71)

122 tertiär 24,2 100 0,52 80,0 6,5 6,09 32, (0,72) (41)122 tertiary 24.2 100 0.52 80.0 6.5 6.09 32, (0.72) (41)

'vgl. die Fußnote in Tabelle II'see. the footnote in Table II

Beispiel 19Example 19

Man vergleicht die Grünfestigkeit (Festigkeit im unvulkanisierten bzw. ungehärteten Zustand) eines abgemischten erfindungsgemäßen SBR-Copolyraeren (hoher trans-Anteil) mit jener von abgemischtem Naturkautschuk. Das SBR-Copolymere ist dasselbe wie in Beispiel 3, Versuch Nr. 20. Der Naturkautschuk (D) ist derselbe wie in Beispiel 6. Man vermischt jeweils 100 Gewichtsteile des Polymeren mit 20 Teilen HAF-HS-Ruß, 20 Teilen FEF-Ruß, 3 Teilen Zinkoxid, 2 Teilen Stearinsäure, 1,2 Teilen "Age Rite Spar" (ein Gemisch von mono-, di- und tri-styrolsubstituierten Phenolen, Antioxidans, R.T. Vanderbilt Co., Inc.), 1,2 Teilen "Santocure" und 2,25 Teilen "Crystex" (raffinierter Schwefel, etwa zu 90 % unlöslich, Stauffer Chemical Co.). Die abgemischten, jedoch unvulkanisierten bzw. ungehärteten Kautschukmischungen werden getestet. Tabelle XVI zeigt die Ergebnisse.The green strength (strength in the unvulcanized or uncured state) of a blended SBR copolyra according to the invention (high trans content) is compared with that of blended natural rubber. The SBR copolymer is the same as in Example 3, Experiment No. 20. The natural rubber (D) is the same as in Example 6. In each case 100 parts by weight of the polymer are mixed with 20 parts of HAF-HS carbon black, 20 parts of FEF carbon black, 3 parts of zinc oxide, 2 parts of stearic acid, 1.2 parts of "Age Rite Spar" (a mixture of mono-, di- and tri-styrene-substituted phenols, antioxidant, RT Vanderbilt Co., Inc.), 1.2 parts of "Santocure" and 2.25 parts "Crystex" (refined sulfur, approximately 90 % insoluble, Stauffer Chemical Co.). The mixed but unvulcanized or uncured rubber compounds are tested. Table XVI shows the results.

- 59 -- 59 -

609882/1187609882/1187

GT-871-FGT-871-F

Tabelle XVITable XVI

Vorschub- ge-Feed

schwindigkeit am ■'speed on ■ '

Instron-Prüfge rätInstron tester

Zugfestigkeit im "grünen" Zustand, kp/cm2 (psi) MPaTensile strength in the "green" state, kp / cm2 (psi) MPa

Bruchdehnung, % Elongation at break, %

NaturkautschukNatural rubber

SBR mit hohem trans-AnteilSBR with a high trans content

2,54 cm/min 50,8 cm/min 2,54 cm/min 50,8 cm/min2.54 cm / min 50.8 cm / min 2.54 cm / min 50.8 cm / min

26.72 (380) 2,6226.72 (380) 2.62

792792

52.38 (745) 5,1452.38 (745) 5.14

832832

29,46 (419) 2,8929.46 (419) 2.89

15351535

45,8445.84

(6525 4,50(6525 4.50

18211821

SBR 1712, ein durch Kaltemulsxonspolymerisation erzeugtes Butadien/Styrol-Copolymeres mit etwa 23,5 % Styroleinheiten, zeigt im abgemischten Zustand bei der Standard-Vorschubgeschwindigkeit von 50,8 cm/min (20 in./min.) eine Zugfestigkeit im "grünen" Zustand von 3,47 kp/cm (49,3 psi) oder 0,34 MPa; vgl. "Rubber Age» (April 1974), Seite 52.SBR 1712, a butadiene / styrene copolymer with about 23.5 % styrene units produced by cold emulsion polymerization, shows a tensile strength in the "green" when mixed at the standard feed rate of 50.8 cm / min (20 in./min.) Condition of 3.47 kg / cm (49.3 psi) or 0.34 MPa; See "Rubber Age" (April 1974), p. 52.

- 60 -- 60 -

609882/1187609882/1187

Claims (1)

PatentansprücheClaims Polymerisationsverfahren, wobei man ein polymerisierbares Vinylmonomeres mit einer aktivierten Doppelbindung und bis zu 14 Kohlenstoffatomen, welches frei von Gruppen ist, die den Katalysatorkomplex zerstören würden, unter inerten Bedingungen in einem Kohlenwasserstoff lösungsmittel bei einer Temperatur von etwa -90 bis 1000C in Gegenwart eines Katalysators polymerisiert, welcher einen Komplex von .Polymerization process, wherein a polymerizable vinyl monomer with an activated double bond and up to 14 carbon atoms, which is free of groups that would destroy the catalyst complex, under inert conditions in a hydrocarbon solvent at a temperature of about -90 to 100 0 C in the presence of a Polymerized catalyst, which is a complex of. Ba 40-C-R) £0H), (^)Ba 40-C-R) £ 0H), (^) wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleiche oder verschiedene Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, und das Molverhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt, undwhere at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining radicals R are the same or represent various alkyl or cycloalkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms, and the molar ratio a / b is about 99.5: 0.5 to 88:12, and R1Li (2)R 1 Li (2) wobei R* ein normaler, sekundärer oder tertiärer Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wobei das Molverhältnis (1) zu'(2), bezogen auf Bariummetall und Lithiummetall, etwa 0,30 : 1 bis 0,75 : 1 beträgt und das Lösungsmittel das Monomere und Polymere löst,
darstellt.
where R * is a normal, secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl radical having 2 to 20 carbon atoms, the molar ratio (1) to '(2), based on barium metal and lithium metal, being about 0.30: 1 to 0.75: 1 and the solvent dissolves the monomers and polymers,
represents.
- ,61 ~-, 61 ~ 609882/1187609882/1187 GT-871-FGT-871-F Polymerisationsverfahren, wobei man (I) Butadien-1,3 oder (II) ein Gemisch von Butadien-1,3 mit bis etwa 15 Gew.~% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches) Styrol und/oder Isopren unter inerten Bedingungen in einem nieder-alkylsubstituierten Benzol als Kohlenwasserstofflösungsmittel bei einer Temperatur von etwa -20 bis 40°C in Gegenwart eines Katalysators polymerisiert, welcher einen Komplex vonPolymerization process wherein (I) 1,3-butadiene or (II) a mixture of 1,3-butadiene with up to about 15% by weight (based on the total weight of the mixture) Styrene and / or isoprene under inert conditions in a lower-alkyl-substituted benzene as a hydrocarbon solvent polymerized at a temperature of about -20 to 40 ° C in the presence of a catalyst, which is a complex of wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleiche oder verschiedene Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen .., und das Molverhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt, undwherein at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group, and the remaining radicals R are identical or different alkyl or cycloalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms .., and the molar ratio a / b is about 99, 5: 0.5 to 88: 12 is, and R1Li (2)R 1 Li (2) wobei R* ein normaler, sekundärer oder tertiärer Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, wobei das Molverhältnis (1) zu (2), bezogen auf Bariummetall und Lithiummetall, etwa 0,35. : 1 bis 0,60 : 1 beträgt und das Lösungsmittel das Monomere und Polymere löst,
darstellt.
where R * is a normal, secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl radical having 2 to 20 carbon atoms, the molar ratio (1) to (2), based on barium metal and lithium metal, being about 0.35. : 1 to 0.60: 1 and the solvent dissolves the monomers and polymers,
represents.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von (1) zu (2) etwa 0,50 : 1 beträgt.3. The method according to claim 2, characterized in that the molar ratio of (1) to (2) is about 0.50: 1. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des Katalysatorkomplexes zum Monomeren etwa 0,00001 bis 0,1 Mol Katalysatorkomplex (ausgedrückt als Lithiummetall) pro 100 g gesamte(s) Monomereis) beträgt.4. The method according to claim 2, characterized in that the quantitative ratio of the catalyst complex to the monomers about 0.00001 to 0.1 mol of catalyst complex (expressed as lithium metal) per 100 g of total monomer (s) amounts to. - 62 -- 62 - 609882/1187609882/1187 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des Katalysatorkomplexes zum Monomeren etwa 0,00033 bis 0,005 Mol des Katalysatorkomplexes (ausgedrückt als Lithiummetall) pro 100 g gesamte(s)5. The method according to claim 4, characterized in that the quantitative ratio of the catalyst complex to the monomers about 0.00033 to 0.005 moles of the catalyst complex (expressed as lithium metal) per 100 g total - Monomere(s) beträgt.- Monomer (s) is. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reste R Methylgruppen sind und der Rest R1 ein
Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist.
6. The method according to claim 2, characterized in that the radicals R are methyl groups and the radical R 1 is a
Is an alkyl radical having 2 to 10 carbon atoms.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis a/b etwa 97,5 : 2,5 bis 90 : 10 beträgt. · " - .7. The method according to claim 2, characterized in that the a / b molar ratio is about 97.5: 2.5 to 90:10. · "-. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur etwa 0 bis 30°C beträgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the temperature is about 0 to 30 ° C. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Toluol ist und R1 eine Butylgruppe darstellt.9. The method according to claim 8, characterized in that the solvent is toluene and R 1 represents a butyl group. 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel zumindest nicht in einem wesentlichen Ausmaß als Kettenabbruchmittel wirkt.10. The method according to claim 2, characterized in that the solvent at least not in a substantial way Extent acts as a chain terminator. 11. Verbindungen der nachstehenden allgemeinen Formel11. Compounds of the general formula below r /r / BaBa wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleich
oder verschieden·sind und Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen und das MoI-
where at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining radicals R are the same
or are different and represent alkyl or cycloalkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms and the MoI-
- 63 -- 63 - 609882/1 187609882/1 187 verhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt.ratio a / b is about 99.5: 0.5 to 88: 12. 12. Verbindungen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis a/b etwa 97,5 : 2,5 bis 90 : 10 beträgt.12. Compounds according to claim 11, characterized in that the molar ratio a / b is about 97.5: 2.5 to 90:10 amounts to. 13. Verbindungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reste R Methylgruppen sind.13. Compounds according to claim 12, characterized in that the radicals R are methyl groups. 14. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formel14. Process for the preparation of a compound represented by the following general formula JLJL Ba [4O-C~R RBa [40-C ~ R R wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleich oder verschieden sind und Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen und das Molverhältnis a/b etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer inerten Atmosphäre Bariummetall in flüssigem Ammoniak oder einem Amin-Lösungsmittel für das Barium mit einem tert.-Carbinol der nachstehenden allgemeinen Formelwhere at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining radicals R are the same or are different and represent alkyl or cycloalkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms and the molar ratio a / b is about 99.5: 0.5 to 88:12, characterized in that one is in an inert atmosphere Barium metal in liquid ammonia or an amine solvent for the barium with a tertiary carbinol the general formula below HO-C-R XRHO-CR X R in der die Reste R die vorstehend angegebene Bedeutung haben, und Wasser zur Umsetzung bringt, wobei das Molverhältnis des Carbinois zum Wasser etwa 99,5 : 0,5 bis 88 : 12 beträgt, die Temperatur während der Umsetzung im Bereich von etwa -1000C bis zum Siedepunktin which the radicals R have the meaning given above, and causes water to react, the molar ratio of carbinois to water being about 99.5: 0.5 to 88: 12, the temperature during the reaction in the range from about -100 0 C to boiling point - 64 -- 64 - 609882/1 187609882/1 187 des Lösungsmittels liegt und als Amin ein gesättigtes, nicht-ehelatbildendes, nicht-polymerisierbares aliphatisches, cycloaliphatisches oder heterocyclisches, primäres oder sekundäres Monoamin oder Polyamin (oder ein Gemisch solcher Amine) mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und 1 bis 3 Stickstoffatomen verwendet wird, und daß man nach erfolgter Umsetzung die gebildete Verbindung vom Ammoniak oder Amin-Lösungsmittel und jeglichem überschüssigen Carbinol abtrennt.of the solvent and the amine is a saturated, non-marriage-forming, non-polymerizable aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic, primary or secondary monoamine or polyamine (or a mixture of such amines) with 1 to 12 carbon atoms and 1 to 3 nitrogen atoms is used, and that after the reaction, the compound formed by the ammonia or amine solvent and separates any excess carbinol. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis a/b etwa 97t5 : 2,5 bis 90 : 10 beträgt. 15. The method according to claim 14, characterized in that the molar ratio a / b is about 97 t 5: 2.5 to 90:10. 16. Stoffzusammensetzung für die anionische Polymerisation in Form eines Komplexes von16. Composition of substances for anionic polymerization in the form of a complex of wobei mindestens einer der Reste R eine Methyl- oder Cyclohexylgruppe ist und die übrigen Reste R gleich oder verschieden sind und jeweils einen Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen sowie das Molverhältnis a/b etwa 99»5 J 0,5 bis 88 : 12 beträgt, undwhere at least one of the radicals R is a methyl or cyclohexyl group and the remaining radicals R are the same or are different and each represent an alkyl or cycloalkyl radical having 1 to 6 carbon atoms and the molar ratio a / b is about 99 »5 J 0.5 to 88:12, and R'Li . (2)R'Li. (2) wobei R1 einen normalen, sekundären oder tertiären
Alkyl- oder Cycloalkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellt,
where R 1 is normal, secondary or tertiary
Represents alkyl or cycloalkyl radical with 2 to 20 carbon atoms,
wobei das Molverhäl'tnis (1) zu (2), bezogen auf Bariummetall und Lithiummetall, etwa 0,30 : 1 bis 0,75 : 1 beträgt.where the molar ratio (1) to (2), based on barium metal and lithium metal, is about 0.30: 1 to 0.75: 1. - 65 -609882/1 187- 65 -609882/1 187 17. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von (1) zu (2), bezogen auf Bariuinmetall und Lithiummetall, etwa 0,35 : 1 bis 0,60 : 1 beträgt.17. The composition according to claim 16, characterized in that the molar ratio of (1) to (2), based on Barium metal and lithium metal, about 0.35: 1 to 0.60: 1. 18. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis (1) zu (2) etwa 0,50 : 1 beträgt.18. Composition according to claim 16, characterized in that the molar ratio (1) to (2) is about 0.50: 1 amounts to. 19. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reste R Methylgruppen sind und R1 einen Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt.19. The composition according to claim 16, characterized in that the radicals R are methyl groups and R 1 represents an alkyl radical having 2 to 10 carbon atoms. 20. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis a/b etwa 97,5 : 2,5 bis20. The composition of claim 16, characterized in that the molar ratio a / b is about 97.5: 2.5 to 90 : 10 beträgt.90:10. 21. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß R1 eine Butylgruppe ist.21. Composition according to claim 16, characterized in that R 1 is a butyl group. 22. Kautschukartiges Polymeres in Form von Homopolybutadien-1,3 oder eines Random-Copolymeren von Butadien-1,3 mit bis etwa 15 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren) Styrol- und/oder Isopreneinheiten, welches22. Rubber-like polymer in the form of 1,3-homopolybutadiene or a random copolymer of 1,3-butadiene with up to about 15% by weight (based on the total weight of the copolymer) styrene and / or isoprene units, which a) eine durch Differentialthermoanalyse bestimmte Einfrier- bzw. Glasübergangstemperatur von etwa -80 bis -1000C,a) determined by differential thermal analysis freezing or glass transition temperature of about -80 to -100 0 C. b) einen durch Differentialthermoanalyse bestimmten Kristallschmelzpunkt (maximale' Werte) ldLm •ungedehnten Zustand von etwa -10 bis 430C,b) a crystal melting point (maximum values) determined by differential thermal analysis l dLm • unstretched state of approximately -10 to 43 0 C, c) einen trans-1,4-Anteil von etwa 70 bis 81 % und. einen Vinylgehalt bis etwa 12 % für die Butadieneinheiten, c) a trans-1,4 proportion of about 70 to 81 % and. a vinyl content of up to about 12 % for the butadiene units, - 66 -- 66 - 609882/1 187609882/1 187 d) einen Heterogenitätsindex von etwa 4 bis 40,d) a heterogeneity index of about 4 to 40, e) ein Durchschnittsmolekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 20 000 bis 300 000,e) an average molecular weight (number average) from about 20,000 to 300,000, f) Kristallinität nach Reckung bzw. Dehnung im nichtabgemischten und ungehärteten bzw. unvulkanisierten Zustand aufgrund der Röntgenbeugungswerte,f) Crystallinity after stretching or elongation in the unmixed and uncured or unvulcanized state due to the X-ray diffraction values, g) Grünfestigkeit und Haftvermögen bzw. Klebrigkeit (building tack) undg) green strength and adhesiveness or stickiness (building tack) and h) eine durch Gelpermeationschromatographie bestimmteh) one determined by gel permeation chromatography breite Molekulargewichtsverteilung aufweist.has broad molecular weight distribution. 23. Copolymeres nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es als Comonomereinheiten Styroleinheiten enthält.23. Copolymer according to claim 22, characterized in that it contains styrene units as comonomer units. 24. Copolymeres nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es als Comonomereinheiten Isopreneinheiten enthält.24. Copolymer according to claim 22, characterized in that it contains isoprene units as comonomer units. 25. Copolymeres nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es als Comonomereinheiten Isopren- und Styroleinheiten enthält.25. Copolymer according to claim 22, characterized in that that it contains isoprene and styrene units as comonomer units. - 67 -- 67 - 609882/1187609882/1187
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